一、单柔性杆末端运动控制的一种逆动力学方法（论文文献综述）
林诗洋[1]（2021）在《基于绝对节点坐标法的航天器柔性附件动力学建模与运动控制研究》文中研究说明随着航天工业的发展,近年来航天器的任务越来越复杂多样,而航天器也需要的多种附件完成不同的空间任务。航天器附件的大型化、轻质化、柔性化的发展趋势使得在考虑其相关动力学问题时,不能简单地将其作为刚性多体来考虑,因此对于这些柔性附件的动力学建模和运动控制研究具有重要意义。因此,本文针对航天器的大型桁架、机械臂等典型柔性附件进行了动力学建模,分析以及运动控制的研究,主要内容如下:1.基于连续介质力学理论,推导了绝对节点坐标法单元,并通过一维二节点梁单元建立柔性附件的动力学模型,基于虚功原理推导了一维二节点梁单元建模柔性附件的动力学方程。2.以一维二节点梁单元建立的柔性附件动力学方程为例,简要介绍了两种求解方法,对比了这两种方法与商业软件的求解结果,验证了该方法求解动力学方程的正确性。在此多体动力学的基础上,提出了一种适用于特定对象的动力学方程求解方法,通过对比该方法求解过程中的能量变化验证了该求解方法的正确性。3.选取了航天器柔性附件中较为典型的平面桁架进行了动力学分析,对比了不同单元数下的仿真结果。结果表明在考虑航天器附件柔性时,其运动具有明显的滞后性,且运动过程中持续震动,在运动结束后仍然速度不为零,持续震动。仿真结果表明航天器附件的柔性会对其运动产生较大的影响。4.以柔性双连杆机械臂的末端轨迹跟踪控制为例提出了一种柔性附件运动控制的策略。将刚体状态的驱动力矩作为前馈输入,以运动过程中产生的误差为反馈来对柔性附件进行运动控制。对双连杆机械臂的两种典型末端运动轨迹进行了仿真计算,表明了该控制策略的有效性。
史宝周[2]（2020）在《含柔性铰链的并联机器人刚柔耦合动力学与控制研究》文中研究指明并联机器人在微定位与跟踪应用中要满足运动响应快、精度高与稳定性好的性能,则对其动力学和控制策略的研究至关重要。目前在对并联机器人动力学进行研究时,基本是将其各构件视为刚体,忽略了机器人工作过程中各构件之间的刚柔耦合关系,导致创建的动力学模型不够精确。在对其进行控制时,依然将并联机器人各支链视为完全独立的单个系统,并运用传统的控制方法进行单独控制,未能充分考虑控制系统的多变量特性和其连杆结构的高度交互性,严重影响机器人的工作性能。文章根据并联机器人在微定位与跟踪应用中的需求,建立了含柔性铰链的三自由度并联机器人模型,并对其刚柔耦合动力学和最优控制策略进行分析。具体研究内容如下:首先,运用SolidWorks软件创建了含有柔性铰链的三自由度并联机器人三维结构模型;运用几何法分析了其位置逆解;运用数值法分析了其位置正解,并基于MATLAB软件对其位置正解进行仿真计算。同时为了确保该机器人的可控性,对其奇异性进行分析。仿真结果表明:该并联机器人末端质心的实际轨迹与其期望轨迹基本吻合,误差相对较小,验证了所建并联机器人模型的正确性,为其动力学与控制策略的研究提供了理论依据。其次,运用多体系统传递矩阵法（MSTMM）对该并联机器人进行动力学建模,通过建立其多体系统树模型,推导各个构件之间的转换矩阵,得到了该机器人系统整体转换矩阵和动力学方程,并基于ADAMS软件对其刚体模型与刚柔耦合模型的动力学和运动学性能进行仿真分析。仿真结果表明:该并联机器人刚柔耦合模型比其刚体模型的运动性能更优,其刚柔耦合模型末端质心运动情况在x、y和z方向的输出均有明显变化,其中z方向位移、速度和加速度变化较大,分别增大0.4025 mm、20.8525 mm/s和685.6229mm/s2;其驱动杆1在y方向的驱动力和力矩均有明显的减小,分别减小0.0692 N和8.5473 N-mm。含柔性铰链的并联机器人关节柔顺性更好,刚柔耦合模型仿真下并联机器人运动响应更快,驱动力相对减小,力学性能更接近工程实际,验证了该动力学建模方法的合理性与有效性。然后,通过分析该并联机器人状态空间,获得其状态空间方程,从可控性与可观测性的定量描述角度出发,运用Hankel模型对该机器人状态空间进行约简,并基于约简后的状态空间方程建立该机器人的整体控制方案,采用LQR控制和遗传算法优化的LQR控制两种控制方法分别对该机器人末端位姿基于MATLAB软件进行仿真分析。仿真结果表明:基于遗传算法优化的LQR控制方法其控制效果更明显,在1 s时机器人运动已进入稳态,机器人末端质心位移在x,y和z方向位移分别下降18.18%、17.76%和3.07%;各个支腿上加速度分别下降6.12%、6.25%和5.88%;各支腿上最大控制力分别下降8.96%、7.32%和9.01%。机器人运动精度更高、响应更快、稳定性更好,支腿受力也有所减小。最后,基于遗传算法优化的LQR控制策略,结合机械结构多体系统振动理论,在对该机器人定平台施加正弦激振和对其动平台施加载荷两种情况下采用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,分析了该并联机器人末端运动的稳定性。仿真结果表明:该控制方法下机器人整体稳定性较好,进一步验证了该控制方法的优越性。另外该机器人末端在x和y方向的共振频率均保持在5 Hz左右,而z方向的共振频率有明显的后移现象,逐渐向高频（10 Hz）靠近,证明了并联机器人运动过程中机构之间高耦合特性的存在。通过上述研究,为进一步对并联机器人动力学与控制策略的研究提供了重要的理论意义和实际参考价值。
章闻曦[3]（2019）在《柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究》文中提出机器人柔性机械臂具有机动性好、覆盖范围大、成本低和节能等诸多优势,得到日益深入的研究和广泛的应用。但是柔性机械臂运动存在振动这一共性问题,解决振动问题是有效运用柔性机械臂高质量完成控制任务的基础和关键。传统的柔性机械臂控制任务与目的涉及了位置与跟踪控制的残余振动抑制和跟踪控制的稳态振动抑制,解决振动问题的机理方法和效果存在一定的局限性和不足。论文研究了改进残余振动和稳态振动的控制方法,针对传统策略与方法的现有问题和连续减振需求,探索研究了解决动态的振动减除的振动避免原理和方法,并研究了机器学习的自治振动控制方法与算法。主要研究内容和创新点总结如下:（1）针对柔性机械臂的残余振动问题,研究了点到点的振动抑制控制,提出频谱激励减振方法。引入和研究关于减振的动力学模型非线性降解的局域不变性准则,研究和建立了该准则下参数变动灵敏性分析指标,给出非线性模型分段线性化计算法,数值仿真检验局域不变性。研究证明了多模态耦合和后置构型变动下一致减振的存在性,给出减振条件和多谐振零化计算模型;证明离线逆向生成时分激励的频谱激励减振计算性质,给出减振控制设计方法。研究了多模态谐振带的减振控制,研究给出带状模态减振性质,由带状减振增强频谱激励减振控制的鲁棒性。根据两连杆机构的物理模型进行控制器设计和计算,给出对象的振动控制数值仿真,检验了频谱激励减振控制的有效性。（2）针对跟踪控制的振动问题,研究了动态平衡的减振方式,探索了刚随柔动的振动避免控制方法。通过研究材料力学和振动力学,构想了弹性体中性面变形的顺势激励方式,提出刚轴推进跟随柔杆进动的新控制原理,构建了刚随柔动、刚柔同步一体的避免振动的控制基础。研究了柔性机械臂避振控制的任务与目的,给出振动避免定义。研究了基于刚随柔动的超前和滞后型连杆中性面单侧稳恒运行的机制,以及该机制的性质和控制律,给出振动避免控制器实现。基于振动避免方法的性质研究了避振控制在形变定义域上平衡点和不变集的动平衡态。研究刚随柔动原理方法的振动控制闭环系统的稳定性。根据动态平衡的稳定性质和条件,基于Lyapunov稳定定理和LaSalle不变性定理证明了跟踪避振PD控制闭环系统关于动平衡态和正向极限点的全局渐进一致的稳定性。通过仿真验证了跟踪避振方法的有效性。（3）针对振动避免控制,探索了增强学习递推生成控制的方式。根据带减额因子的性能指标,研究得出可含减振命令的增广状态无限时间LQT二次型;研究了跟踪减振效用的基于Markov链动态规划的最优评估Bellman方程,以及遍历性和平稳性条件下前向递归策略评价和改进计算原理,给出了最优策略的代数Riccati方程。研究了时序差分法和策略随机逼近的在线迭代算法;针对跟踪减振单样本路径的决策最优,研究了Q函数的双重功效,给出不依赖动力学知识的策略评价与改进处理;研究含输入增广状态的数值型二次型Q函数Bellman方程,给出了Q学习策略评价与改进的最优控制逼近在线前向迭代算法。通过对柔性单连杆机械臂的跟踪振动控制数值仿真,检验了在线因果递归Q学习跟踪振动控制的有效性。
杨佳炜[4]（2019）在《带有柔性关节的空间机械臂系统的振动控制》文中认为在机器人技术大力发展的背景下,越来越多的空间机械臂被投入到太空探索以及空间站技术等应用领域。因而,对空间机械臂系统的动力学建模以及振动控制等研究已成为研究的热点。本文以带有漂浮基的双柔性关节机械臂系统为研究对象,利用动量守恒定理和拉格朗日方程对其进行动力学建模,并通过MATLAB软件编程进行动力学特性分析。随后,分别采用轨迹规划和奇异摄动的方法对整个机械臂系统进行振动控制研究。利用轨迹规划进行振动控制时,选择摆线函数作为基础函数和优化过程中的插值函数,以基于柯西变异的粒子群算法作为优化算法,得到优化之后的运动轨迹,并利用数值仿真验证了此法的有效性;利用奇异摄动的方法对机械臂系统进行振动控制时,先将整个系统的动力学方程分解成表示刚性运动的慢变子系统和表示柔性振动的快变子系统两个部分,然后,针对慢变子系统,采用基于反馈线性化技术对其进行轨迹跟踪控制,针对快变子系统,采用基于线性二次型的最优控制方法对其进行减振控制,并利用数值仿真验证所设计的复合控制器的有效性。最后,利用现有的实验硬件设备以及根据实验要求设计的操作软件平台,进行了关节刚度的辨识实验,以及利用轨迹规划的方法进行柔性关节机械臂系统振动控制的实验研究。实验结果表明了所提出的振动控制方法的有效性。
张立青[5]（2019）在《变刚度柔性铰机器人动力学建模与控制》文中研究说明随着社会的发展,各行各业对于机器人的需求越来越明显,对机器人各部件的性能要求越来越高,在对机器人进行研究的过程中需要考虑的因素很多,有些柔性问题解决起来比较困难。传统意义的机器人建模已经完全不能满足这个高速发展的时代,对于机器人各种操作要求的高精度、高速度、低负载等情况分析,带来的结果误差很大,而很多例如航空航天、新兴行业以及精密仪器的制作等等都不允许实际工作中出现误差,必须控制在极小的范围内,因此对于机器人柔性的研究就显得更加重要。本文利用拉格朗日方法对考虑柔性效应的柔性铰机器人进行动力学建模,充分考虑了柔性铰机器人杆件的拉伸、弯曲、弯曲变形在轴向产生的耦合变形以及高速运动下产生的动力刚化项,所得模型能够适应大部分柔性机器人的运动分析。针对于目前出现的种种智能材料,提出了变刚度柔性铰的概念,用c语言编制了一套适用于柔性机器人动力学分析的程序软件,通过算例分析变刚度柔性铰对系统运动的影响,着重分析了铰柔性对于机器人运动的影响,为了方便后面讨论变刚度柔性铰在某种程度上能够辅助调控机器人杆件末端的运动,从而为逆运动学提供一种新思路,本文分别研究了柔性铰扭转刚度、杆端集中质量、驱动力矩改变的情况下机器人柔性对机器人运动的影响。最后用一算例验证了变刚度柔性铰的控制作用。
金雪莹[6]（2018）在《平面冗余驱动并联机器人动力学分析与主动控制研究》文中研究说明面向先进制造业领域对高性能并联机器人的应用需求,本文以一种平面冗余驱动并联机器人为主要研究对象,系统研究其刚体动力学建模、性能分析、刚柔耦合非线性动力学建模以及主动控制策略设计等关键问题。全文取得如下成果:（1）以平面3-RRR并联机器人及其衍生出的平面冗余驱动4-RRR并联机器人为分析对象,基于矢量链法,建立其位置逆解模型,并进一步获得了两类机器人的逆速度雅克比矩阵和逆加速度映射模型;在此基础上,针对特定运动轨迹,进行逆运动学仿真;基于间接雅克比矩阵,定义灵巧度指标,对两类机器人进行运动学性能比较分析。结果表明,冗余驱动可有效克服传统非冗余驱动并联机器人工作空间内的第二类奇异,并可有效改善机器人的运动学性能。（2）基于凯恩方程和多体理论,提出了一种模块化建模方法,据此建立了冗余驱动并联机器人和非冗余驱动并联机器人的刚体动力学模型,有效降低了建模复杂度。基于系统刚体动力学模型,定义动态灵巧度指标,据此比较分析了上述非冗余驱动并联机器人和冗余驱动并联机器人的动态性能,并针对特定运动轨迹,开展了逆刚体动力学分析。最后,建立机器人的多体仿真参数化模型,对理论模型的正确性进行了验证。（3）针对高速应用环境和面向控制需求,建立平面冗余驱动4-RRR并联机器人的刚柔耦合动力学模型。首先,借助假设模态法和凯恩方程,建立机构任意支链的刚柔耦合动力学方程;其次,基于多体思想,组集支链和动平台动力学方程,进而附加约束方程,建立系统的刚柔耦合动力学模型;在此基础上,基于零空间矩阵法,消除系统动力学模型中广义约束力,获得独立广义坐标形式的动力学简化模型,为主动控制策略实施奠定基础。（4）为适应主动控制,建立永磁同步伺服电机动力学模型,进而与机械系统刚柔耦合动力学模型进行整合,建立系统的机电耦合动力学模型。在此基础上,借助奇异摄动方法,将机电耦合动力学模型分解为不同时间尺度下的慢、快变子系统,分别针对各子系统设计控制器,进而组合获得系统的复合控制器,以实现机器人的轨迹跟踪和振动抑制。最后,针对特定运动轨迹,开展主动控制仿真,验证了主动控制策略的有效性。本文研究成果可进一步充实并联机构研究理论,对进一步拓展其应用领域具有重要的理论意义和参考价值。
刘凉,赵新华,周海波,王嘉斌[7]（2018）在《空间刚柔耦合并联机器人动力学求解策略》文中认为针对空间刚柔耦合并联机器人在动力学方程求解过程中存在的违约问题,提出了一种基于瞬态刚体校正法的非线性动力学模型求解方法。利用自然坐标法和绝对节点坐标法构建该3-RRRU并联机器人的正动力学模型与逆动力学模型,考虑各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并可描述其大范围非线性弹性变形。基于自然坐标法和刚性机构的运动学模型,分别提出2种动力学模型的瞬态刚体校正法,同时从系统能量等角度总结出获取该动力学系统稳定因果解的求解策略。仿真结果表明,动力学方程的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8,满足工程应用的要求,且有效地改善了动力学系统的综合收敛性能。通过圆形轨迹跟踪实验可知,与理想刚性模型的控制方法相比,基于逆动力学稳定因果解构建控制方法最大跟踪误差降低了0.372 mm,圆度误差降低了1.46 mm;各柔性杆上特征点处主应变测量值与理论计算值均处同一数量级,且具有相同的变化趋势,从而验证了该方法的有效性。
梁栋[8]（2017）在《多驱动模式冗余并联机器人设计、多体动力学与控制研究》文中研究表明随着先进制造业的迅猛发展,并联机器人因其优良的性能正愈来愈广泛地应用于高端技术领域,这给其设计及控制等方面提出了严峻的挑战。为有效克服传统并联机器人工作空间内的奇异性,进而全面改善其动态品质,本论文以一种新型的多驱动模式冗余并联机器人为分析对象,系统研究了概念设计、多刚体动力学分析与动力尺度综合、多柔体系统动力学建模、动态特性分析以及主动控制策略设计等关键问题。全文取得了如下创造性成果:（1）以传统平面5R并联机构为基础构型,开展冗余驱动创新设计,提出一种新型的多驱动模式冗余并联机器人——RAParM。奇异性分析表明,冗余驱动模式可完全克服传统平面5R并联机构可达工作空间内的第二类奇异。（2）在运动学分析基础上,应用拉格朗日方程建立了RAParM-I并联机器人的多刚体动力学模型。以机器人的多模式一致逆动力学模型为基础,定义了同时考虑惯性力和离心力/科氏力贡献的单轴驱动力矩性能评价指标,可全面揭示系统刚体动力学性能;在此基础上,辅以几何约束以及多种运动学性能约束,提出了一套高效的动力尺度综合方法,并据此对RAParM-I并联机器人实施了动力尺度综合,获得了可同时兼顾多种驱动模式的机器人最优尺度参数。（3）采用浮动坐标框架,基于有限元方法和拉格朗日方程,提出并推导了一种两端节点处含有集中参数的平面梁单元显式通用动力学方程;进而组装得到了任意柔性体封闭形式的动力学方程,其具有良好的模块化特征;在此基础上,借助增广拉格朗日乘子法,构建了系统的多柔体动力学模型。该模型同时计入了系统刚体和柔性广义坐标,为一组非线性、时变的微分-代数方程。（4）基于系统的多刚、柔体动力学模型,深入研究了系统的动态特性。固有频率分析结果揭示出,集中参数对整体系统具有“软化”效应,其在建模时不容忽略。为兼顾求解效率和精度,提出了一种混合数值求解策略;在此基础上,设计了兼顾多种驱动模式的动力学仿真流程,并据此开展了动力学仿真,从时域动态响应、轨迹误差、系统动应力等方面全方位剖析了RAParM-I并联机器人在不同驱动模式下的动态特性。最后,基于多体软件开发系统的刚柔耦合参数化模型,对理论模型的正确性和有效性进行了验证。（5）针对控制需求,以有限元精细化模型为参考依据,基于假设模态法和多体运动学递推思想,建立了系统的非线性刚柔耦合动力学模型。在此基础上,采用模态截断技术,针对两种不同情形开展了动力学仿真。结果表明,较之有限元精细化模型,在满足一定精度要求的条件下,仅截取任意柔性体的一阶模态,可大幅提高数值计算效率,这为主动控制策略的实施奠定了基础。（6）为解决柔性并联机器人的轨迹跟踪与同步振动抑制的难题,提出了三类不同意义下的主动控制策略。首先,将Udwadia-Kalaba理论首次推广至多柔体系统动力学控制领域,在此基础上提出了一种伺服约束开环控制策略;其次,将机械系统刚柔耦合动力学模型与电气系统动力学模型进行整合集成,建立了较为完备的机电耦联动力学模型,并据此提出了一种分级复合反馈控制策略;最后,基于奇异摄动理论,将非线性的机电耦联动力学模型解耦为不同时间尺度下的慢、快变两个子系统,进而提出了一种非线性复合控制策略。上述控制策略的有效性均通过相应的仿真算例进行了验证。本论文研究成果对丰富和拓展传统并联机构的研究领域具有重要的理论与工程意义,同时对此类新兴的多驱动模式冗余并联机器人的开发亦具有重要的参考价值。
刘凉[9]（2016）在《一种含柔性杆件的空间并联机器人控制策略的研究》文中进行了进一步梳理本文针对提高柔性多体系统轨迹跟踪精度的要求,将一种含有柔性杆件的3-RRRU空间并联机器人作为研究对象,系统地分析了该刚柔混合系统的非线性正动力学模型和逆动力学模型,提出了一种适用于闭链机构的柔性动力学方程的求解方法,并根据系统的逆动力学模型对控制策略进行了研究,所取得的研究成果如下:（1）基于向量环法建立了刚性3-RRRU并联机器人的逆运动学模型,然后利用牛顿-欧拉法求出了各个运动关节的约束反力和约束力矩。基于自然坐标法构建了刚性空间梁单元和刚性动平台的质量矩阵,并根据拉格朗日法求出了刚性机构的动力学模型,同时验证了该方法与参考坐标法建立的动力学模型具有等效性。并联机构的刚性模型为其柔性动力学模型的构建和求解提供了重要的理论依据。（2）针对刚性3-RRRU并联机器人,在考虑所有关节摩擦力矩的情况下,基于运动学模型和动力学模型提出了一种新型的近似时间最优的平滑轨迹规划方法,通过引入相平面上的零值伪加速度曲线,能够有效地确定轨迹的加减速过程,并通过理论和实验论证了规划方法的可行性和有效性,总结出并联机器人和串联机器人在规划过程中体现出的不同特性,该方法可用于柔性并联机器人的轨迹规划。（3）利用自然坐标法和绝对节点坐标法构建了刚柔混合3-RRRU并联机器人的非线性动力学模型。与传统的线弹性动力学方法相比,该模型不仅未做任何线性化处理,而且考虑了柔性空间梁单元的剪切效应,同时可描述柔性构件的大范围弹性变形。（4）为了避免连续介质力学中泊松闭锁现象的发生,对弹性矩阵和应变能进行了合理分割,同时针对并联机构的特性,给出了计算弹性力及其雅克比矩阵的新方法,从而提高了求解的计算效率。根据柔性并联机器人动力学方程的特性,对其求解原则、求解方法和求解性能进行了详细的分析和说明。（5）针对柔性并联机器人动力学模型在求解过程中出现的破坏刚性约束的问题,提出了一种瞬态刚体校正法,从而保证了数值迭代方法在求解动力学模型正解和逆解过程中的正确性。然后,根据所获得的逆动力学解构建了系统的控制策略,并通过动态轨迹跟踪实验验证了控制策略的可行性,说明了仿真分析结论与实验结果具有良好的一致性。
陈健[10]（2015）在《面向动态性能的工业机器人控制技术研究》文中研究表明随着工业机器人在机械加工、汽车制造、装配和物流码垛等自动化生产领域的广泛应用,对机器人工作效率、响应速度、轨迹跟踪精度和稳定时间等动态性能提出越来越高的要求。为提高机器人动态性能,本文建立了码垛机器人动力学模型;并以此为基础分别从机器人驱动系统设计,基于线性化动力学模型机器人控制器设计和机器人抑制振动方法三个方面开展相关问题研究;此外基于工业计算机和高速通讯总线的机器人控制系统结构设计等关键技术研究并进行了相应性能测试与实验。本文首先建立了码垛机器人运动学和刚体动力学模型。在刚体动力学方程基础上,采用集中参数法同时考虑关节柔性和连杆柔性建立了机器人刚柔耦合动力学方程。根据机器人刚柔耦合动力学方程的特点,在求解逆动力学过程中将机器人运动学方程作为约束条件,将原有的非线性微分方程扩展为具有代数方程约束的微分代数方程。代数方程的引入提高了逆动力学求解的合理性和准确性,所求解状态变量不仅满足动力学方程而且符合机器人运动学约束。通过对代数方程约束进行微分并引入虚拟变量,降低刚柔耦合动力学方程的微分指标进而降低了方程的求解难度。将微分代数方程求解问题转化为非线性微分方程初值问题进行求解。为设计机器人驱动系统,首先分析机器人驱动系统元件属性对机器人整体性能的影响。根据机器人性能设计需求,建立以机器人工作效率和固有振动频率为目标函数,以电机峰值和额定转矩、减速器寿命以及负载自重比等指标为约束条件的优化模型。为解决离散变量优化问题,建立离散优化变量与系统属性特征之间的映射关系。通过动力学仿真结果计算相应的性能指标和约束函数条件,并利用混合变量遗传算法求解离散变量优化问题。结果表明整个优化模型和优化方法可行,相应动态性能均得到有效的提升。为抑制机器人振动,根据机器人振动形式,将机器人振动分为残余振动和运动过程中振动两种。首先,分析机器人在停止时刻的残余振动特性,将其运动表述为自由振动状态下的振动方程。根据模态分析理论得出振动方程时域响应表达式,将机器人残余振动的主要因素归结为运动停止时刻轨迹的位置和速度误差。然后,从控制系统角度将参考轨迹有可能引起机器人运动过程中振动的因素归结为:起始点和终点轨迹的连续性以及轨迹自身频率特性。根据上述分析,基于柔性关节动力学方程,构造性能指标函数,将残余振动抑制运动规划问题视为泛函极值求解问题。基于Pontryagin最大值原理将泛函极值问题转换为常微分方程组边界值求解问题。为减小机器人运动过程中振动,在起始点和终止点速度,加速度边界连续的条件下采用傅里叶级数对最优计算得到的轨迹进行曲线拟合。在保证拟合精度的前提下尽可能降低前馈转矩包含的高频谐波分量,减小激励机器人自身固有频率的可能。结果表明,提出的机器人振动抑制轨迹规划策略可以有效降低机器人残余振动幅度和时间,并减小运动过程中关节的柔性变形。在基于线性化动力学模型的机器人控制器设计方面,首先分析柔性关节机器人动力学模型在整个工作空间的非线性特性,采用高阶奇异值分解方法建立机器人凸多面体模型。通过数值计算和闭环仿真两种方式验证获得的凸多面体模型能够在工作空间内准确地描述非线性的柔性关节机器人非线性动力学特性。基于反馈线性化控制器设计方法和最优控制理论,通过求解凸多面体模型顶点对应Riccati方程组的公共正定解,将最优控制问题转化为线性矩阵不等式组求解问题,通过求解对应的线性矩阵不等式组得到最优的变增益控制器。仿真结果表明,采用最优变增益控制可以有效降低机器人柔性关节变形,提高轨迹跟踪精度。在码垛机器人控制系统具体工程实现方面,首先对运动控制系统进行任务分解,基于运动控制状态机编写了机器人底层控制软件架构。在此基础上设计基于高性能PPC、实时系统和高速通讯总线的机器人控制系统。根据国家工业机器人测试标准对实验样机进行了重复精度和动态性能测试,验证本文部分控制算法在工程实际中的有效性。
二、单柔性杆末端运动控制的一种逆动力学方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、单柔性杆末端运动控制的一种逆动力学方法（论文提纲范文）
（1）基于绝对节点坐标法的航天器柔性附件动力学建模与运动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 柔性多体动力学研究概况 |
| 1.2.2 绝对节点坐标法的相关研究概况 |
| 1.2.3 航天器柔性附件建模及运动控制研究概况 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 绝对节点坐标法的理论与动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 连续介质力学理论 |
| 2.2.1 变形梯度和运动及变形描述 |
| 2.2.2 应变和应力张量 |
| 2.2.3 材料本构关系 |
| 2.3 绝对节点坐标法的一维二节点梁单元 |
| 2.3.1 单元的运动学描述 |
| 2.3.2 梁单元的动力学方程推导 |
| 2.3.3 柔性附件多体系统动力学方程推导 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于绝对节点坐标法的动力学方程求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微分-代数方程的经典求解算法 |
| 3.2.1 基于约束方程时间微分的方法 |
| 3.2.2 基于动力学方程时间差分离散的方法 |
| 3.2.3 算例仿真 |
| 3.3 递推绝对节点坐标求解算法 |
| 3.3.1 递推绝对节点坐标求解算法理论 |
| 3.3.2 递推绝对节点坐标求解算法仿真算例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于绝对节点坐标法的柔性附件动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单跨柔性桁架展开动力学分析 |
| 4.2.1 单跨桁架机构构型 |
| 4.2.2 单跨桁架动力学仿真 |
| 4.3 多跨桁架机构展开动力学分析 |
| 4.3.1 多跨桁架机构构型 |
| 4.3.2 多跨桁架动力学仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于绝对节点坐标法的机械臂末端轨迹跟踪 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于绝对节点坐标法的双连杆柔性机械臂动力学模型 |
| 5.3 柔性双连杆机械臂末端点轨迹跟踪控制 |
| 5.3.1 刚性双连杆机械臂逆动力学 |
| 5.3.2 柔性双连杆机械臂末端点轨迹跟踪PID控制策略 |
| 5.4 仿真算例 |
| 5.4.1 算例1 机械臂末端直线轨迹运动 |
| 5.4.2 算例2 机械臂末端曲线轨迹运动 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）含柔性铰链的并联机器人刚柔耦合动力学与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 并联机器人研究现状 |
| 1.2.2 并联机器人动力学研究现状 |
| 1.2.3 并联机器人控制策略研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状对本研究课题的启示 |
| 1.3 研究目标与方法 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 课题研究技术路线图 |
| 1.5 主要研究内容与论文章节安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 并联机器人结构设计与运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 并联机器人结构设计 |
| 2.3 并联机器人运动学分析 |
| 2.3.1 位置逆解 |
| 2.3.2 位置正解 |
| 2.3.3 奇异位形分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 机器人刚柔耦合动力学建模与仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多体系统传递矩阵法 |
| 3.3 动力学建模 |
| 3.4 系统元件动力学及其转换方程分析 |
| 3.4.1 状态向量 |
| 3.4.2 空间刚体的动力学及其转换方程 |
| 3.4.3 空间均匀梁的动力学及其转换方程 |
| 3.4.4 空间弹性铰链的转换方程 |
| 3.5 系统整体转换方程及其动力学方程 |
| 3.5.1 系统整体转换方程 |
| 3.5.2 动力学方程 |
| 3.6 刚柔耦合动力学仿真 |
| 3.6.1 并联机器人ADAMS刚性模型的创建 |
| 3.6.2 并联机器人ADAMS刚柔耦合模型的创建 |
| 3.6.3 并联机器人动力学仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 并联机器人的控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 并联机器人状态空间 |
| 4.2.1 増广特征向量及其正交性 |
| 4.2.2 状态方程 |
| 4.2.3 输出方程 |
| 4.2.4 状态空间方程 |
| 4.2.5 Hankel模型约简 |
| 4.3 总体控制方案设计 |
| 4.4 并联机器人SimMechanics仿真模型 |
| 4.5 LQR控制分析 |
| 4.5.1 LQR控制原理 |
| 4.5.2 LQR控制的数值仿真分析 |
| 4.6 基于GA优化的LQR控制分析 |
| 4.6.1 基于遗传算法权矩阵参数的优化设计 |
| 4.6.2 权矩阵参数对目标函数影响的分析 |
| 4.6.3 权矩阵参数优化 |
| 4.6.4 仿真分析 |
| 4.7 LQR控制与GA优化的LQR控制对比分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 GA优化的LQR控制下机器人稳定性测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 振动理论 |
| 5.3 并联机器人稳定性测试 |
| 5.3.1 测试方法介绍 |
| 5.3.2 定平台受激振情况下稳定性测试 |
| 5.3.3 动平台加载情况下稳定性测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间取得的成果(论文、专利、奖励) |
（3）柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 柔性机械臂模型的研究现状 |
| 1.2.1 柔性连杆建模理论 |
| 1.2.2 离散化方法 |
| 1.3 柔性机械臂振动控制的研究现状 |
| 1.3.1 柔性机械臂控制的任务与目的 |
| 1.3.2 控制方法与控制器类型 |
| 1.3.3 前馈控制 |
| 1.3.4 反馈控制 |
| 1.3.5 无模型控制 |
| 1.3.6 智能控制 |
| 1.3.7 混合控制 |
| 1.4 论文主要工作及组织结构 |
| 1.4.1 论文主要工作 |
| 1.4.2 论文组织结构 |
| 第二章 柔性机械臂动力学模型 |
| 2.1 引述 |
| 2.2 运动学描述 |
| 2.3 能量方程 |
| 2.4 柔性臂动力学方程 |
| 2.5 特征运动问题 |
| 2.5.1 初值条件和边界条件 |
| 2.5.2 柔性臂运动形态 |
| 2.5.3 频率方程与特征值 |
| 2.5.4 正交性与解集 |
| 2.5.5 离散化 |
| 2.6 系统运动动力学模型 |
| 2.6.1 多连杆模型 |
| 2.6.2 单连杆模型 |
| 2.7 基本属性与性质 |
| 2.8 数值仿真结构与模型参数 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 频谱激励方法的残余振动控制 |
| 3.1 问题阐述 |
| 3.2 前馈振动控制方法 |
| 3.2.1 因果滤波 |
| 3.2.2 非因果滤波 |
| 3.2.3 输入整形技术 |
| 3.2.4 存在的问题 |
| 3.3 时分激励与局域不变性 |
| 3.3.1 时分激励性质 |
| 3.3.2 局域不变性 |
| 3.3.3 系统响应描述 |
| 3.4 基于频谱激励的振动控制 |
| 3.4.1 多模态的振动抑制 |
| 3.4.2 多模态减振的鲁棒性 |
| 3.4.3 频谱激励的规范 |
| 3.4.4 带状振动抑制 |
| 3.5 数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 柔性随动方法的跟踪振动控制 |
| 4.1 问题研究 |
| 4.2 跟踪与调节反馈控制 |
| 4.2.1 状态反馈控制 |
| 4.2.2 PD控制器 |
| 4.2.3 其它反馈控制 |
| 4.2.4 存在的问题 |
| 4.3 原理、方法与目的 |
| 4.3.1 基本机理 |
| 4.3.2 控制性质及目的 |
| 4.4 系统响应描述 |
| 4.4.1 物理系统 |
| 4.4.2 动力学运动描述 |
| 4.5 稳定性问题 |
| 4.6 振动控制器设计 |
| 4.6.1 控制系统设计 |
| 4.6.2 PD控制律 |
| 4.6.3 稳定性分析 |
| 4.7 数值仿真 |
| 4.7.1 滞后机制的振动避免 |
| 4.7.2 超前型调节的振动避免 |
| 4.7.3 完整跟踪的振动避免 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 最优跟踪控制Q学习的振动控制 |
| 5.1 问题提出 |
| 5.1.1 研究动机 |
| 5.1.2 学习法跟踪减振 |
| 5.1.3 研究内容组织安排 |
| 5.2 二次型最优问题 |
| 5.2.1 系统状态方程 |
| 5.2.2 线性二次型最优控制 |
| 5.2.3 LQT问题增广二次型 |
| 5.2.4 动态规划决策 |
| 5.2.5 Bellman方程 |
| 5.2.6 策略评价和改进 |
| 5.2.7 二次型问题的解 |
| 5.3 LQT的增强学习法 |
| 5.3.1 离线策略迭代算法 |
| 5.3.2 在线策略迭代算法 |
| 5.4 Q学习最优跟踪控制 |
| 5.4.1 时序差分学习 |
| 5.4.2 增广系统LQT的 Q函数 |
| 5.4.3 LQT的Q学习算法设计 |
| 5.5 数值仿真 |
| 5.5.1 对象描述 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 相关研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
（4）带有柔性关节的空间机械臂系统的振动控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义及背景 |
| 1.2 空间柔性关节机械臂国内外应用现状 |
| 1.2.1 国外空间柔性关节机械臂应用发展现状 |
| 1.2.2 国内空间柔性关节机械臂应用发展现状 |
| 1.3 空间柔性关节机械臂建模及控制方法研究现状 |
| 1.3.1 柔性关节机械臂建模研究 |
| 1.3.2 柔性关节机械臂控制方法研究 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 柔性关节机械臂的动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 柔性关节简化模型 |
| 2.3 柔性关节机械臂系统的动力学模型 |
| 2.3.1 单柔性关节机械臂系统的动力学模型 |
| 2.3.2 带有漂浮基的单柔性关节机械臂系统的动力学模型 |
| 2.3.3 带有漂浮基的双柔性关节机械臂系统的动力学模型 |
| 2.3.4 基于MATLAB的动力学模型算例验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于轨迹规划的柔性关节机械臂的振动控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于轨迹规划抑振的原理 |
| 3.3 轨迹曲线和目标函数的生成 |
| 3.3.1 轨迹曲线的确定 |
| 3.3.2 目标函数的确定 |
| 3.4 基于柯西变异的标准粒子群算法 |
| 3.4.1 标准粒子群算法 |
| 3.4.2 基于柯西变异的粒子群优化算法 |
| 3.5 残余振动控制 |
| 3.6 仿真与分析 |
| 3.6.1 单臂杆柔性关节机械臂抑振仿真 |
| 3.6.2 带有漂浮基的双臂双柔性关节机械臂系统抑振仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于奇异摄动分解的柔性关节机械臂系统的振动控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 奇异摄动原理 |
| 4.3 柔性关节机械臂系统的奇异摄动分解 |
| 4.3.1 慢变子系统的方程推导 |
| 4.3.2 快变子系统的方程推导 |
| 4.4 轨迹跟踪及振动控制策略 |
| 4.4.1 慢变子系统基于反馈线性化技术的控制器设计 |
| 4.4.2 快变子系统基于线性二次型的最优控制器设计 |
| 4.5 数值仿真研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 柔性关节机械臂的振动控制实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔性关节机械臂地面仿真实验系统 |
| 5.2.1 实验主要硬件设备 |
| 5.2.2 实验主要软件设备 |
| 5.3 柔性关节刚度辨识实验 |
| 5.4 轨迹规划振动控制实验 |
| 5.4.1 单柔性关节机械臂系统轨迹规划振动控制实验 |
| 5.4.2 带有漂浮基的双柔性关节机械臂系统轨迹规划实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要工作与结论 |
| 6.2 后续研究工作与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）变刚度柔性铰机器人动力学建模与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 理论基础 |
| 1.2.2 研究进展 |
| 1.3 本文内容安排 |
| 2 柔性铰机器人动力学建模 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 柔性铰机器人模型 |
| 2.3 柔性铰机器人动力学建模 |
| 2.3.1 柔性杆的动能和势能 |
| 2.3.2 柔性铰的动能和势能 |
| 2.3.3 集中质量的动能和势能 |
| 2.3.4 机器人整体的动能和势能 |
| 2.3.5 系统整体动力学方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 柔性铰机器人动力学仿真 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 仿真程序流程 |
| 3.3 动力学仿真算例 |
| 3.3.1 柔性铰刚度系数变化 |
| 3.3.2 杆端集中质量变化 |
| 3.3.3 扭转力矩变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 变刚度柔性铰对动力学控制的影响 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 控制方法 |
| 4.3 变刚度柔性铰控制思路 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.4.1 算例仿真流程 |
| 4.4.2 无控制 |
| 4.4.3 变刚度控制 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 全文总结 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 本文的创新点 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）平面冗余驱动并联机器人动力学分析与主动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多刚体系统动力学研究 |
| 1.2.2 多柔体系统动力学研究 |
| 1.2.3 控制策略研究 |
| 1.3 冗余驱动并联机器人研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 运动学建模与性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机构介绍 |
| 2.3 运动学分析 |
| 2.3.1 位置逆解 |
| 2.3.2 速度逆解 |
| 2.3.3 加速度逆解 |
| 2.3.4 工作空间分析 |
| 2.4 运动学性能比较分析 |
| 2.4.1 逆运动学仿真 |
| 2.4.2 运动灵巧度指标 |
| 2.4.3 运动学性能比较分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多刚体动力学建模与性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多刚体动力学建模 |
| 3.2.1 Kane方程简介 |
| 3.2.2 系统动力学方程建模流程 |
| 3.2.3 机构支链刚体动力学建模 |
| 3.2.4 机构动平台刚体动力学建模 |
| 3.2.5 逆动力学方程求解 |
| 3.3 动力学性能分析 |
| 3.4 逆刚体动力学仿真 |
| 3.4.1 轨迹规划 |
| 3.4.2 仿真结果 |
| 3.5 多体软件仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 刚柔耦合动力学建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 刚柔耦合动力学建模 |
| 4.3 运动学分析 |
| 4.3.1 位置分析 |
| 4.3.2 速度分析 |
| 4.3.3 加速度分析 |
| 4.4 任意刚柔混合串联支链的动力学模型 |
| 4.4.1 支链动力学模型 |
| 4.4.2 刚性动平台动力学模型 |
| 4.4.3 完备的系统刚柔耦合非线性动力学模型 |
| 4.5 独立广义坐标形式的系统动力学模型 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 主动控制策略设计及仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机电耦合动力学建模 |
| 5.2.1 永磁同步伺服电机的动力学模型 |
| 5.2.2 机电耦合动力学模型 |
| 5.3 奇异摄动模型 |
| 5.3.1 慢变子系统模型 |
| 5.3.2 快变子系统模型 |
| 5.4 复合控制器设计 |
| 5.4.1 慢变子系统控制器 |
| 5.4.2 快变子系统控制器 |
| 5.4.3 复合控制器 |
| 5.5 数值仿真验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）空间刚柔耦合并联机器人动力学求解策略（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 刚性构件与柔性构件的质量矩阵 |
| 1.1 空间刚性梁单元的质量矩阵 |
| 1.2 刚性三角形平台的质量矩阵 |
| 1.3 空间柔性梁单元的质量矩阵 |
| 2 刚柔耦合并联机器人的动力学方程 |
| 2.1 3-RRRU刚柔耦合并联机器人 |
| 2.2 并联机器人正动力学模型 |
| 2.3 并联机器人逆动力学模型 |
| 3 刚柔耦合动力学系统的求解策略 |
| 3.1 动力学方程的数值积分法与相容性问题 |
| 3.2 正动力学瞬态刚体校正法 |
| 3.3 逆动力学瞬态刚体校正法 |
| 3.4 刚柔耦合并联机机器人的动力学求解策略 |
| 4 求解实例与实验分析 |
| 4.1 正动力学模型求解实例 |
| 4.2 逆动力学模型求解实例 |
| 4.3 运动控制实验 |
| 5 结论 |
（8）多驱动模式冗余并联机器人设计、多体动力学与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 奇异性分析与规避方法研究 |
| 1.2.2 多刚体系统动力学研究 |
| 1.2.3 尺度综合研究 |
| 1.2.4 多柔体系统动力学研究 |
| 1.2.5 控制策略研究 |
| 1.3 冗余驱动并联机器人研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 多刚体动力学分析与动力尺度综合 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基础机构选型与冗余驱动方案设计 |
| 2.2.1 基础机构选型与问题描述 |
| 2.2.2 冗余驱动方案选择与虚拟样机 |
| 2.2.3 潜在驱动模式 |
| 2.3 运动学分析 |
| 2.3.1 位置逆解 |
| 2.3.2 位置正解 |
| 2.3.3 速度与奇异性分析 |
| 2.4 多刚体动力学建模 |
| 2.4.1 基于拉格朗日方程的逆刚体动力学模型 |
| 2.4.2 逆动力学方程求解 |
| 2.5 刚体动力学仿真 |
| 2.5.1 逆刚体动力学仿真 |
| 2.5.2 基于MSC.ADAMS的正刚体动力学仿真 |
| 2.6 动力尺度综合 |
| 2.6.1 任务工作空间与设计变量 |
| 2.6.2 动力学性能评价指标 |
| 2.6.3 约束条件 |
| 2.6.4 优化设计算例 |
| 2.6.5 性能验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于有限元离散化方法的多柔体系统动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多柔体系统动力学建模 |
| 3.2.1 系统中任意柔性体的有限元离散化 |
| 3.2.2 柔性体j中任意单元i的动力学方程 |
| 3.2.3 任意柔性体j的动力学方程 |
| 3.2.4 不含约束的系统动力学方程 |
| 3.2.5 系统约束方程 |
| 3.2.6 完备的系统动力学方程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 动态特性分析与软件仿真验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固有特性分析 |
| 4.2.1 系统单元设定 |
| 4.2.2 固有频率分析数值算例 |
| 4.3 动力学方程求解策略 |
| 4.3.1 Udwadia-Kalaba方程 |
| 4.3.2 数值积分算法 |
| 4.4 动态响应分析 |
| 4.4.1 仿真流程设计 |
| 4.4.2 数值仿真及结果分析 |
| 4.5 系统动应力分析 |
| 4.6 多体软件仿真验证 |
| 4.6.1 基于SimMechanics的刚柔耦合系统参数化建模 |
| 4.6.2 仿真结果比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于假设模态法的刚柔耦合动力学递推组集建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 刚柔耦合非线性动力学建模 |
| 5.2.1 任意柔性体j的等效模型 |
| 5.2.2 任意柔性梁j的动力学方程 |
| 5.2.3 任意柔性梁j上附着集中参数的动力学方程 |
| 5.2.4 任意柔性体j的动力学方程 |
| 5.2.5 系统刚柔耦合动力学模型 |
| 5.3 动力学仿真算例 |
| 5.3.1 仿真案例设计 |
| 5.3.2 仿真结果及讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 柔性并联机器人主动控制策略研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于Udwadia-Kalaba理论的多体系统轨迹跟踪与振动抑制 |
| 6.2.1 基于U-K方程的伺服约束控制方法 |
| 6.2.2 柔性并联机器人轨迹跟踪与振动抑制 |
| 6.2.3 仿真算例 |
| 6.3 基于压电换能材料的闭环反馈控制策略 |
| 6.3.1 机电耦联动力学建模 |
| 6.3.2 分级复合控制 |
| 6.3.3 闭环控制系统稳定性分析 |
| 6.3.4 仿真算例 |
| 6.4 基于奇异摄动理论的非线性复合控制策略 |
| 6.4.1 独立广义坐标形式的系统动力学方程 |
| 6.4.2 奇异摄动模型 |
| 6.4.3 非线性复合控制器设计 |
| 6.4.4 仿真算例 |
| 6.5 控制策略比较 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）一种含柔性杆件的空间并联机器人控制策略的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 柔性体动力学模型的研究状况 |
| 1.2.2 数值计算方法的研究现状 |
| 1.2.3 轨迹规划与控制策略的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 刚性并联机构的运动学和动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 并联机构的逆运动学模型 |
| 2.2.1 位置反解模型 |
| 2.2.2 速度反解模型 |
| 2.2.3 加速度反解模型 |
| 2.3 逆运动学模型仿真 |
| 2.4 基于牛顿-欧拉法的动力学模型 |
| 2.4.1 动力学模型的建立 |
| 2.4.2 逆动力学模型的求解过程 |
| 2.5 逆动力学模型仿真 |
| 2.6 基于自然坐标法的动力学模型 |
| 2.6.1 刚性梁单元的质量矩阵 |
| 2.6.2 三角形刚性板单元的质量矩阵 |
| 2.6.3 基于拉格朗日法的动力学方程 |
| 2.7 自然坐标法与参考坐标法的等效性 |
| 2.7.1 第一支链第一杆件的等效性验证 |
| 2.7.2 第一支链第二杆件的等效性验证 |
| 2.7.3 第一支链第三杆件的等效性验证 |
| 2.7.4 动平台的等效性验证 |
| 2.7.5 基于拉格朗日法的动力学仿真 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 考虑关节摩擦力矩的平滑轨迹规划方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 时间最优问题的定义 |
| 3.2.1 动力学约束 |
| 3.2.2 运动学约束 |
| 3.2.3 时间最优问题的数学描述 |
| 3.3 并联机构的完整动力学模型 |
| 3.4 近似时间最优的轨迹规划方法 |
| 3.4.1 力矩、速度和加速度约束极值曲线 |
| 3.4.2 关节Jerk约束的简化形式 |
| 3.4.3 平滑轨迹规划方法 |
| 3.4.4 平滑轨迹规划步骤 |
| 3.5 实验和讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 空间柔性并联机器人的动力学模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空间柔性梁单元模型 |
| 4.2.1 梁单元模型的形函数 |
| 4.2.2 梁单元模型的质量矩阵 |
| 4.2.3 梁单元模型的重力广义力 |
| 4.3 柔性并联机构的动力学模型 |
| 4.3.1 柔性机构正动力学模型 |
| 4.3.2 柔性机构逆动力学模型 |
| 4.4 柔性并联机构的静力学模型 |
| 4.5 瞬态刚体校正法 |
| 4.5.1 正动力学瞬态刚体校正法 |
| 4.5.2 逆动力学瞬态刚体校正法 |
| 4.5.3 柔性并联机构动力学求解的难度分析 |
| 4.6 柔性动力学模型仿真研究 |
| 4.6.1 正动力学模型仿真研究 |
| 4.6.2 逆动力学模型仿真研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 柔性动力学模型的数值计算方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 弹性力及其雅克比矩阵的数值计算方法 |
| 5.2.1 弹性广义力的数值计算方法 |
| 5.2.2 弹性广义力雅克比矩阵的数值计算方法 |
| 5.2.3 弹性广义力的数值仿真分析 |
| 5.3 柔性动力学方程的数值求解方法 |
| 5.3.1 柔性动力学方程的求解原则 |
| 5.3.2 柔性动力学方程的求解方法 |
| 5.3.3 柔性动力学的求解性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 柔性并联机器人的运动控制实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 柔性系统实验装置 |
| 6.3 逆动力学控制参数计算 |
| 6.4 实验准备与设备调试 |
| 6.4.1 柔性并联机器人的标定工作 |
| 6.4.2 运动控制器的调试工作 |
| 6.4.3 测量设备的安装与调试工作 |
| 6.5 实验过程及实验方法 |
| 6.6 柔性系统运动控制实验 |
| 6.6.1 运动轨迹跟踪实验 |
| 6.6.2 特征点应变测量实验 |
| 6.6.3 实验结果分析与总结 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）面向动态性能的工业机器人控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 机器人动力学建模及逆动力学求解方法综述 |
| 1.2.1 机器人刚柔耦合动力学模型建模方法 |
| 1.2.2 机器人逆动力学求解方法 |
| 1.3 工业机器人驱动系统设计方法综述 |
| 1.4 基于动力学模型的机器人控制方法综述 |
| 1.4.1 基于非线性动力学模型的控制方法 |
| 1.4.2 基于线性模型的控制器设计方法 |
| 1.5 机器人振动抑制轨迹规划方法综述 |
| 1.5.1 机器人振动抑制方法 |
| 1.5.2 考虑机器人频率特性振动抑制的方法 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 机器人刚柔耦合动力学建模与逆动力学计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人运动学建模 |
| 2.3 机器人动力学模型 |
| 2.3.1 机器人刚体动力学建模 |
| 2.3.2 柔性关节等效模型 |
| 2.3.3 基于集中参数法的柔性杆建模 |
| 2.3.4 基于拉格朗日方程的机器人动力学建模 |
| 2.4 机器人刚柔耦合模型逆动力学求解 |
| 2.4.1 机器人柔性关节模型逆动力学 |
| 2.4.2 机器人柔性关节柔性杆模型逆动力学 |
| 2.4.3 机器人刚柔耦合动力学方程数值求解分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 面向动态性能的工业机器人驱动系统优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 驱动系统设计方法概述 |
| 3.3 驱动系统设计需求分析 |
| 3.3.1 工作效率指标 |
| 3.3.2 轻量化指标与振动性能指标 |
| 3.3.3 驱动系统性能约束 |
| 3.4 基于混合变量动态优化方法 |
| 3.4.1 混合变量优化过程 |
| 3.4.2 混合变量遗传算法实现 |
| 3.5 优化模型求解与结果比较 |
| 3.5.1 优化模型 |
| 3.5.2 优化过程及结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于最优控制原理的工业机器人振动抑制轨迹规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机器人振动特性分析 |
| 4.2.1 机器人残余振动特性分析 |
| 4.2.2 机器人产生振动其他因素分析 |
| 4.3 基于最优控制理论的机器人残余振动抑制 |
| 4.4 基于傅里叶级数的振动抑制方法 |
| 4.4.1 傅里叶级数轨迹特性分析 |
| 4.4.2 基于傅里叶级数的轨迹高频谐波最小化方法 |
| 4.5 算法仿真及有效性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于凸多面体模型的工业机器人最优变增益控制器设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机器人凸多面体建模方法 |
| 5.2.1 机器人动力学模型非线性特性分析 |
| 5.2.2 机器人凸多面体模型建立及有效性分析 |
| 5.3 机器人最优变增益控制器设计 |
| 5.3.1 最优反馈控制器理论 |
| 5.3.2 最优变增益反馈控制器设计 |
| 5.4 最优变增益控制算法仿真实验及有效性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 工业机器人控制系统设计及性能测试 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 机器人控制系统结构设计 |
| 6.2.1 基于PCC+工业以太网的机器人控制系统 |
| 6.2.2 基于状态机的机器人控制系统软件设计 |
| 6.3 机器人性能测试 |
| 6.3.1 机器人重复定位精度测试 |
| 6.3.2 机器人动态性能测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 1 |
| 附录 2 |
| 附录 3 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、单柔性杆末端运动控制的一种逆动力学方法（论文参考文献）
- [1]基于绝对节点坐标法的航天器柔性附件动力学建模与运动控制研究[D]. 林诗洋. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]含柔性铰链的并联机器人刚柔耦合动力学与控制研究[D]. 史宝周. 兰州理工大学, 2020(12)
- [3]柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究[D]. 章闻曦. 上海交通大学, 2019(06)
- [4]带有柔性关节的空间机械臂系统的振动控制[D]. 杨佳炜. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [5]变刚度柔性铰机器人动力学建模与控制[D]. 张立青. 南京理工大学, 2019(06)
- [6]平面冗余驱动并联机器人动力学分析与主动控制研究[D]. 金雪莹. 天津大学, 2018(06)
- [7]空间刚柔耦合并联机器人动力学求解策略[J]. 刘凉,赵新华,周海波,王嘉斌. 农业机械学报, 2018(02)
- [8]多驱动模式冗余并联机器人设计、多体动力学与控制研究[D]. 梁栋. 天津大学, 2017(11)
- [9]一种含柔性杆件的空间并联机器人控制策略的研究[D]. 刘凉. 天津大学, 2016(12)
- [10]面向动态性能的工业机器人控制技术研究[D]. 陈健. 哈尔滨工业大学, 2015(02)