柔性空間機械臂建模與參數(shù)辨識研究.pdf

1、隨著航天科技的發(fā)展與人類對太空的不斷探索，空間站建設(shè)將成為未來空間技術(shù)發(fā)展的一個熱點?？臻g機械臂將成為空間探索與建設(shè)的主要工具。由于大多數(shù)空間機械臂都由質(zhì)量較輕的材料組成，且臂桿較長，柔性的影響往往不可忽略?？臻g機械臂在執(zhí)行任務的時候通常需要對未知負載進行操作，由于存在柔性，機械臂臂形的變化與負載的不同都將引起其動力學參數(shù)的變化，這就造成了模型的不確定性。如果沒有有效的辦法來解決模型的不確定性，將會影響到空間機械臂的控制精度，甚至造成非

2、常嚴重的后果。本文以柔性空間機械臂為研究對象，對其動力學模型建立與參數(shù)辨識展開了研究，主要內(nèi)容如下：
　　選用 ANSYS軟件對兩連桿柔性機械臂在不同負載與不同臂形下進行了模態(tài)分析，得到了柔性空間機械臂負載、臂形與固有頻率的關(guān)系，為后面的辨識提供參考；在ADAMS中分別建立兩桿剛性空間機械臂與兩桿柔性空間機械臂模型并對其進行了動力學響應分析，為之后的數(shù)學建模提供了校驗標準。
　　選用拉格朗日法分別對兩連桿剛性空間機械臂與兩連

3、桿柔性空間機械臂進行了數(shù)學模型建立。在建立柔性機械臂模型時，選用假設(shè)模態(tài)法來對柔性形變進行描述。選用matlab軟件對所建立的數(shù)學模型進行了仿真，并與之前的ADAMS模型在參數(shù)設(shè)定一致的情況下進行了對比校驗，確保了模型建立的正確性。
　　采用最小二乘法對柔性空間機械臂模型中的模態(tài)參數(shù)進行了在線辨識，并比較了辨識前與辨識后柔性空間機械臂在執(zhí)行規(guī)劃任務時的末端軌跡情況。采用最小二乘法辨識后的模型在負載情況下具有很好的末端精度。