论文部分内容阅读
近年来,含伸展构件的柔性机械臂系统被广泛应用于航天工程和工业生产等领域。这类系统在运动过程中会诱发其产生振动,并可能影响自身的寿命和定位精度,因此本文基于绝对节点坐标法,对含伸展构件的柔性旋转压电智能梁系统进行动力学建模及振动控制分析。主要研究内容有: (1)对压电悬臂粱的非线性动力学问题,基于绝对节点坐标法,建立了考虑压电片影响的压电悬臂梁非线性动力学方程。利用文献中经典的双压电晶体悬臂梁的算例验证了本文理论建模的正确性。 (2)对轴向伸展的压电悬臂梁,给出随着梁的轴向伸展,压电片位置的变化,采用变长度单元划分单元的方法,建立其动力学方程。计算了不同伸展速率下,轴向伸展压电悬臂梁的末端挠度,结果表明伸展速率越大,其振动频率越小。 (3)对轴向伸展的压电悬臂梁的振动控制问题,设计了PID和模糊PID控制器,比较两种控制器在相同条件参数下,对以不同速率伸展的悬臂梁末端挠度的控制效果,结果表明梁伸展的速率越大,越有利于振动控制。 (4)对含伸展压电悬臂梁和柔性压电旋转梁的系统进行振动控制分析,建立了梁系统的动力学方程。在悬臂梁匀速伸展有变形的情况下,分析压电片对旋转梁末端的绝对位移,旋转角度和末端挠度的影响;然后分析了伸展梁无变形伸展和不伸展情况下,控制器单独作用于旋转梁上组合梁末端挠度的控制情况,比较了压电片不同数量不同位置时的控制效果,结果表明,压电片数量和位置的选取对控制效果有显著的影响。在一定的范围内,压电片越靠近旋转铰时,控制性能越好;最后分析了梁旋转铰处和梁中部同时粘贴压电片时,伸展梁有伸展有变形时旋转梁末端挠度的振动控制情况,并取得了较好的控制效果。