基于主動約束機械系統(tǒng)控制理論研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)控制中，系統(tǒng)會在各種約束下運動，這里所說的約束往往是指被動約束，系統(tǒng)一旦確定了這個約束，那么系統(tǒng)本身或者是環(huán)境就會產(chǎn)生相應(yīng)的約束力，使得系統(tǒng)按照約束條件運動。一個質(zhì)點被約束在桌面上運動，那么這個約束力就會由桌面自動地提供，保證質(zhì)點在桌面上運動，這個約束稱為被動約束，它是在設(shè)計機械結(jié)構(gòu)的時候已經(jīng)設(shè)計好的約束。通常情況下，人們很少考慮這個約束是如何產(chǎn)生約束力的，并習(xí)慣的認為約束力的產(chǎn)生是最初設(shè)計時需要考慮的問題，也就是結(jié)構(gòu)本

2、身提供的約束力，而不是把約束力的施加歸為控制應(yīng)該完成的任務(wù)，這就是被動約束的思想。
　　 基于主動約束的機械系統(tǒng)控制是近些年才發(fā)展起來的一種控制理論，它的思想是認為約束力的產(chǎn)生是伺服控制系統(tǒng)應(yīng)該完成的任務(wù)，也就是人為主動施加到系統(tǒng)中去的，因此稱為主動約束。而這個主動約束力的大小，則是通過分析力學(xué)中拉格朗日方程推導(dǎo)出來的。這種在機械系統(tǒng)中利用主動約束力作為控制量的方法拓寬了傳統(tǒng)拉格朗日力學(xué)的應(yīng)用范圍，為機械系統(tǒng)伺服控制理論提供了一

3、個新的思路。
　　 本文首先介紹了主動約束問題，通過約束條件，利用拉格朗日力學(xué)的方法推導(dǎo)出滿足該約束所需要產(chǎn)生的約束力大小，這是主動約束控制理論的基礎(chǔ)。然后通過一個2自由度機械手臂的建模，利用主動約束控制方法對其進行控制，將控制目標定義為約束，最后利用MATLAB軟件進行整個控制系統(tǒng)的仿真，并建立了基于主動約束控制的機械系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺。通過這種方法驗證了在機械系統(tǒng)中主動約束控制能很好地實現(xiàn)系統(tǒng)中約束所提出的目標，完成了控制要求