摘要柔性臂作为航天器必不缺少的一部分，要想航天器完美的实现精准的定位和完成人类所给的任务，就必须对柔性臂进行更为透彻地了解，因此，国内外越来越多的学者在此方面就行了更加深入地研究。本文通过压电智能材料首先对柔性臂进行了建模，我们在以一定的实验的基础上，对柔性臂进行降阶处理，得到一个简单的柔性臂的数学模型。以此为基础，加上已经在控制领域得到广泛应用的PID控制、正位置反馈控制和自校正自适应控制三种经典的控制方法，对柔性臂进行振动的主动控制。通过实验和仿真，对几种控制算法进行分析和比较，得出三种控制方法可以对柔性臂的振动进行有效的抑制。33519
毕业论文关键词 柔性臂 动力学建模 PID及自适应控制
毕业设计说明书外文摘要
Title Study on the modeling and active control of flexible structure
Abstract
Flexible manipulator is a part of the spacecraft which can not be lacked ,to achieve precise position and complete humans’ tasks perfectly ,we must study it harder ,so researchers pay more attentions to the research in this field .This paper makes a model for the flexible manipulator through Piezoelectric smart material first ,based on some experiment ,we reduce the order of the flexible manipulator and then get a simple mathematical model of the flexible manipulator .We control the flexible manipulator with some classic methods such as PID control ,adaptive control which have been used widely in the field of control .Through some simulation and experiment ,we find out that this several control method can effectively suppress the vibration of the flexible manipulator analyzing and comparing this several control method .
Keywords flexible manipulator dynamic modeling PID and adaptive control
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 2
1.3 研究目的和意义 2
1.4 本文主要工作内容 3
2 柔性臂系统动力学模型的建立 4
2.1 国内外柔性臂建模发展 4
2.2 柔性臂模型的建立 4
2.3 实验装置 4
2.4 柔性臂系统的参数辨识 6
2.5 本章小结 7
3 柔性臂系统的PID控制 8
3.1 PID控制原理 8
3.2 针对柔性臂模型的PID控制仿真 10
3.3 本章小结 12
4 柔性臂系统的正位置反馈控制 13
4.1 正位置反馈控制原理 13
4.2 针对柔性臂模型的正位置反馈控制仿真 15
4.3 本章小结 16
5 柔性臂系统的自适应控制 17
5．1 自适应控制 17
5．2 自校正控制原理 17
5.3 针对柔性臂系统的最小方差自适应控制算法仿真 20
5.4 本章小结 24
5.5 分析比较 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 引言
柔性材料作为新一代航天器的重要组成部分，在信息技术飞速发展的当代，渐渐吸引越来越多多研究者的眼球。由于航天器具有下一次太空探索中不可代替的领导地位，人类也不得不在柔性臂上进行深入研究，来得到更为完善的航天技术。人类早在上世纪八十年代就已经对柔性臂的研究有所涉及。
从实质上看，柔性臂作为一个多自由度的系统，要想较精准的描述此系统，相应地就必须要建立多文数学模型，而就研究者目前的理论来说，想要对无穷文度的模型进行有效的控制显而易见是不现实的。虽然人们对低阶模型的研究比较透彻，但阶数的增加所带来的问题并不能简单的认为是几何相加，这之间的相互影响会使得系统变得越来越复杂。因此，为了达到一个较好的平衡，我们必须综合考虑模型阶数问题和系统的控制性能，而之后对系统的主动控制离不开与之前建立的模型。本文利用压电智能材料的压电和逆压电效应，来作为柔性臂的传感器和制动器，通过几种经典的控制算法来实现对柔性臂振动的主动控制。最后通过实验和仿真结果的分析与比对，得到几种控制算法可以对此系统实现控制要求。最后，本文对今后控制领域的发展做出预测与期待。 柔性结构的建模及主动控制方法研究:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_30669.html