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柔性伺服运动系统普遍存在于工业装备中,轨迹规划是影响其运动性能的关键环节。随着工业装备在满足高速高精的同时追求节能降耗,柔性运动系统的能量与振动同步优化(energy-vibration-optimal,EVO)诉求突显,通过轨迹规划方法降低柔性运动系统能耗和振动具有重要意义。本文面向柔性运动系统的点到点轨迹规划问题,以抑制柔性结构振动与降低系统能耗为目标,对EVO轨迹的全局最优化方法、鲁棒性优化方法以及在线实现方法展开研究。为实现柔性运动系统在零振动前提下能耗最优,提出一种基于零残余振动能约束的全局最优EVO轨迹规划方法。该方法的问题模型通过零残余振动能约束在能量维度下统一了能耗与振动性能指标,同时满足了抑振优先于节能的实际应用需求;通过凸化和离散化,提出基于凸二次规划的问题求解算法,可保证收敛到全局最优解;结合Hamilton方法与残余振动能精确数值约束,进一步提升了算法的求解精度与效率。为解决模型参数摄动引起的性能恶化问题,提出一种基于时/频残余振动能敏感度约束的EVO轨迹鲁棒性优化方法。该方法证明了时域残余振动能敏感度约束等价于在频域柔性系统极点处的二重零点,建立了频域零点与时域约束间的联系;借鉴频域鲁棒滤波器的零点设计思想,给出二重、单鼓包和多鼓包的零点排布策略及对应的时域约束,可提升参数摄动界内的轨迹鲁棒性。为减小EVO轨迹计算耗时以便于实际应用,针对广泛使用的梯形与S形轨迹,分别提出一种在线EVO轨迹规划方法。该方法在梯形和S形轨迹的参数空间内分别简化全局最优和鲁棒EVO轨迹规划问题模型,得到基于轨迹参数的非线性整数规划问题;分别提出基于连续松弛法与基于近似极值点附近枚举法的求解算法,该算法仅含解析算式和一维搜索,计算快速。以单关节柔性铰链机械臂为对象,对所提的EVO轨迹规划方法进行仿真和实验验证。相较传统轨迹,全局最优EVO轨迹抑制了96%振动,同时降低了25%能耗;鲁棒EVO轨迹在模型参数摄动±20%时仍能抑制90%振动,节能性能仅牺牲1~3%;梯形和S形EVO轨迹则以牺牲一定节能与抑振性能为代价,换取了计算快速性——计算耗时约160?s,可在线实现。