摘要柔性臂相比于刚性臂，具有重量轻，体积小，延展性好的优点，在生产生活以及空间领域中得到越来越广泛的应用。机械臂的柔性，特别是关节柔性也给控制带来了新的问题。本文以加拿大Quanser公司的柔性关节实验系统为研究平台，利用欧拉——拉格朗日方程建立了旋转柔性关节系统的动力学模型,基于极点配置法与PID控制法分别设计了柔性关节系统控制器。对所设计的控制器分别进行Matlab/Simulink软件平台仿真实验和实际实验。实验结果表明,所设计的控制器能够较好地抑制柔性振动，实现高性能位置控制,满足预期性能指标。83915

毕业论文关键词  柔性关节  极点配置法  PID控制  Simulink仿真

毕业设计说明书外文摘要

Title    Modeling and Control of Flexible Joint                     

Abstract

Compared with the rigid arm, the flexible robot has the advantages of light weight, small size and good ductility。 It has been widely used in the field of production and life as well as in the space。 Flexibility of the manipulator, especially of the joint, also brings new problems to the control。 In this paper, based on the Quanser's flexible joint experimental system as the research platform, we use the Euler Lagrange equation to establish a rotational flexible joint system model。 By using pole-placement method and PID control method, the flexible joint controller is designed。 Matlab/Simulink software platform simulation experiment and practical experiment are carried out on the designed controller。 The experimental results show that the designed controller can effectively suppress the flexible vibration, achieve high performance position control, and meet the expected performance index。

Keywords  Flexible joint； Pole-place method； PID； Simulink

目   次

1  绪论 1

1。1  研究背景及意义 1

1。2  柔性关节系统研究应用现状 1

1。3  柔性关节系统建模和控制方法综述 3

1。3。1  柔性关节系统建模综述 3

1。3。2  柔性关节机械臂控制方法综述 4

1。4  论文内容 5

2  实验系统及其动力学建模 7

2。1  柔性关节实验系统描述 7

2。1。1  柔性关节传动系统 7

2。1。2  柔性关节传感系统 8

2。1。3  柔性关节控制系统 8

2。2  柔性关节系统动力学建模 9

2。2。1  假设条件 9

2。2。2  柔性关节系统动力学模型 9

2。2。3  柔性关节系统状态空间模型 11

2。3  柔性关节实验系统参数 13

2。4  本章小结 18

3  基于极点配置的柔性关节控制器设计