鲁棒性是评估输入整形器抑振能力强弱的重要指标,可通过分析灵敏度曲线获得。描述了一种新型负脉冲混合多模态输入整形控制策略的构建方法与鲁棒性分析原理。建立六种负脉冲混合两模态输入整形器抑制一种3-DOF机器人的残余振动,通过仿真分析了它们前两个模态的抑振频带宽度与频率误差范围,并分析了各种多模态输入整形器的抑振特性和选用原则。结果表明,采用新型控制策略建立的输入整形器NZVD-NEI的鲁棒性最好,且脉冲类型的变化和混合控制策略的应用将改变多模态输入整形器的鲁棒性,NZV-NZVD输入整形器对这种3-DOF机器人抑振的综合性能最好。

针对六自由度工业机器人挂载柔性负载时由于运动状态的突变及其内部零件的柔性引起的负载振动问题,设计了一种立足于输入整形的振动抑制方法。为了有效地抑制柔性负载的残余振动,对机器人柔性负载进行数学建模,设计了一种零振动一阶微分输入整形器(ZVD),并针对现有的实验平台设计了一种立足于激光跟踪仪的振幅检测装置。实验结果表明在机器人末端移动速度分别为45mm/s、55mm/s、75mm/s、85mm/s(随机取值)的情况下柔性负载残余振动抑制幅度均可达到90%以上,移动速度在85mm/s时,抑振程度最大,达到97.9%,说明该方法对柔性负载残余振动抑制效果十分明显。

输入整形是一种用来抑制柔性结构系统残留振荡的前馈技术,本文研究了ZV和ZVD两种输入整形器,仿真结果证明其有效性.

为实现骨科手术自动化,研制了用于获取断骨位置和姿态信息的全自动C形臂X光机,但其结构形式决定了它是一种典型的大惯量、高柔性机构,易于产生残余振动.残余振动的存在不利于图像的连续拍摄,且影响拍摄质量.采用输入指令整形技术,针对系统的一、二阶模态,设计输入指令整形器,对系统的输入指令进行整形滤波后,有效地消除了残余振动,提高了系统的响应速度.输入指令整形方法本质上是设计一种滤波器,采用该方法抑制残余振动不需要对原有系统的结构和硬件作任何改动.实验证明,这种方法对于抑制大惯量、高柔性系统中存在的残余振动问题是有效的.

针对机器人关节柔性引起的轨迹跟踪误差问题和末端执行器残余振动现象,在PD反馈控制律基础上,提出一种基于柔体动力学模型的前馈力矩补偿控制算法和后置多模态自适应输入整形算法前馈力/位混合控制策略。建立六轴工业机器人柔体动力学简化模型,在不附加关节编码器和外设的情况下进行柔体动力学参数辨识,再将动力学模型改写为力矩计算方程,经计算得到前馈力矩并加入控制律中进行补偿;计算前馈力矩所用的期望轨迹需经过输入整形器处理,考虑机器人系统的时变性问题,采用后置多模态自适应输入整形算法对期望输入位移信号进行命令整形,从而抑制末端的残余振动现象。结果表明:所提出的前馈力/位混合控制策略能有效减少轨迹跟踪误差,抑制机器人末端的残余振动现象。

针对柔性臂等具有一定结构柔性的负载对液压伺服系统控制性能的影响,提出了一种基于输入整形器和代理滑模控制的复合控制策略。首先,为了克服负载连接刚度所引起的振动对最终控制性能的影响,采用输入整形器对期望信号进行修正;其次,将扰动观测器和代理滑模相结合并根据无源性理论及Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。该方法一方面可以避免高增益PID控制在跟踪方波等误差变化较大的信号时的超调及振荡等问题;另一方面从理论上取消了不连续