怎么设计面向登高车机械臂主动振动抑制的输入成型器？？ 清远登高车出租

    　怎么设计面向登高车机械臂主动振动抑制的输入成型器？？ 清远登高车出租,  清远登高车租赁, 清远登高车公司   输入成型技术可以在一定范围内抑制柔性结构的残余振动，将不必要的干扰最小化。发展至今，输入成型技术抑制的对象已经从单模态柔性结构发展至多模态柔性结构。但现有输入成型器类型繁多，各类输入成型器适用场景以及抑制振动的效果也均有所差异。对于多模态柔性结构，根据其自身特性及应用场合选取相应的输入成型器，计算输入成型器参数是十分必要的。机械臂作为一种多模态柔性结构，将对其进行禊态分析，计算模态频率，根据其模态频率设计相应的输入成型器来主动抑制机械臂的振动，进而实现对机械臂加工薄壁件系统振动的抑制。针对各类输入成型器适用场景和振动抑制效果不同的状态，通过一系列仿真模拟，挑选出最适合用于机械臂的输入成型器。

     1  机械臂扰性模态分析在设计能够抑制机械臂振动的输入成型器时，首先需要对机械臂进行模态分析，计算出机械臂的扰性模态，尤其是模态频率。本节将结合机械臂动力学知识，对机械臂进行模态分析求出模态频率。１模态分析原理模态分析方法是对振动系统的坐标变化，把原来描述系统振动微分方程中的广义坐标转化为模态坐标。机械臂作为多自由度的振动系统，结构复杂，在广义坐标下表示的振动微分方程存在耦合项，分析求解都十分困难。采用模态坐标，将去除系统振动微分方程中的耦合项，系统的输出响应将变为系统多阶模态线性叠加。机械臂为多自由度振动系统，当系统在自由振动状态下，系统的自由振动方程表示如下：Ｍｃ＋ｉ＆：＝０Ｍ表示系统的惯性矩阵，尺表示机械臂的刚度矩阵，；ｃ表示系统广义坐标列向量。设系统的输出响应如下：ｘ＝ｕｆ（ｔ）（４－２）将式４－２代入式４－１，同时给方程两边同时左乘ｚ／，可以得到下式：ｕＴＭｕｆ（ｔ）＋ｕＴＫｕｆ（ｔ）＝Ｑ   于是有Ｚｆｅ；Ｌ为常数，且大于零，可以得出要使上式有解，其解的形式可以表示如下：ｆ｛ｔ）＝Ａｓｍ［ａｔ＋＾）可以得出ｊｃ＝Ｕｓｉｎ对于Ｗ自由度的振动系统，称作系统的第ｆ阶主模态。＋表示系统第ｆ阶模态频率。可以得到下列方程：｛ｍ－＇Ｋ－（〇２）ｕ＝０要使方程有解，则根据矩阵论，行列式，于是可以得出系统的模态频率即为矩阵Ｍ－ｉ的特征值，系统的主模态为矩阵的特征向量。

   ２机械臂模态计算和前三个关节相比，机械臂的手腕对振动的影响很小。另外六自由度机械臂动力学分析十分复杂，惯性矩阵计算量巨大，本节进行模态计算时对机械臂模型进行筒化，将小臂和手腕作为一个整体，简化为三自由度。根据模态计算原理，在对机械臂进行模态计算之前，首先需要计算机械臂的惯性矩阵Ｍ和刚度矩阵尺。三自由度的机械臂的惯性矩阵是一个３Ｘ３矩阵，可以表示为如下形式：４４ＭｎＭｕＭｌ３Ｍ＝Ｍ２１Ｍ２２Ｍ２３，此类串联式三自由度的机械臂惯性矩阵中各项表示如下。机械臂的刚度矩阵可以用关节刚度矩阵表示如下。＆代表各关节刚度。查阅资料，在机械臂模态计算时所需要的新松６ＫＧ机械臂参数如下表所示。其中三号连杆质量与臂长包含机械的腕关节，将机械臂的小臂和腕关节视作一体简化模型。通过以上计算过程可以看出机械臂的扰性是机械臂连杆转角的函数。选取一组机械臂加工薄壁件时的关节值，０＝１４．４９，￥＝９．５５，￥＝４９．４０，并结合上述计算过程以及机械臂参数，可以得出机械臂在此姿态下的三阶模态频率分别为１６．３Ｈｚ、５８．８Ｈｚ、１３３．４Ｈｚ。

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    ３输入成型器设计方法输入成型器，是一种前馈控制技术。在使用了输入成型器之后，原始的系统输入并不是直接作用于系统，而是经过输入成型器调制后再作用于系统。经过调制后的输入称为成型输入。结构最筒单的输入成型器是抑制一个扰性模态的具有两个豚冲的脉冲序列。当这两个脉冲作用于扰性系统时，每一个脉冲都会引起振荡。合理的选择脉冲的大小和作用时间，两者产生的振动将相互抵消，起到抑制振动的作用。豚冲的大小和作用时间可以通过系统的模态频率和模态阻尼比求出。同时性能良好的输入成型器需要满足以下两个条件。１）所有脉冲的幅度大小只和为１。２）每一个脉冲都为正。满足条件一是为了保证系统输入经过输入成型器调制后，系统产生的输出与期望输出保持一致。满足条件二是为了保证不会引起系统执行器的饱和。上述最筒单的输入成型器能够使处于标称模态（标称模态频率和标称模态阻尼比）的系统的振动为０。输入成型器的参数可以通过时域的方法求得。振动幅度的大小也可以通过所有脉冲的响应总和得到。为了设计出机械臂适用的输入成型器，需要知道机械臂的模态频率，以及模态阻尼比考虑到当系统存在阻尼比时，输入成型器的抑制效果将更加明显，故而本章的所有输入成型器将在假定系统模态阻尼比为〇的情况下设计。简化后的机械臂具有三阶模态，各阶模态频率分别，且各模态频率之间存在如下关系：机械臂的简化传递函数可以表示,  现计算输入成型器的标称模态频率０，使得机槭臂的各阶模态频率皆落在频率容许范围内。已求解出机械臂的三阶模态频率分别为１６．３Ｈｚ、５８．８Ｈｚ、１３３．４Ｈｚ。同时频率容许度；０．２。四个未知数，求解上式需要通过试凑的方法得出。为保证系统的延迟最小，应使取值尽可能小且为正实数。设计多种输入成型器，常用的典型输入成型器主要包括ＺＶ、ＺＶＤ、ＺＶＤＤ、ＥＩ等。现对这几类输入成型器进行简单介绍，并给出计算方法。

    ４）零振动输入成型器（ＺＶ）所谓的零振动输入成型器即使系统处于标称模态时振动为零，通过输入成型器的振动方程可以得出零振动输入成型器的约束方程如下。０设计输入成型器可以分别对每一阶模态进行设计，然后对每个输入成型器进行叠加。对于单一扰性禊态可以根据约束方程求出相应的输入成型器。该输入成型器由两个脉冲信号组成，每个脉冲信号的幅度和作用时间表示如下.   零振动零微分输入成型器（ＺＶＤ）ＺＦ输入成型器对模态偏差的敏感度很大，在实际应用时对于系统的模型精度要求很高。为了提高系统对模型参数的不敏感度，即提高的系统的鲁棒性。可以通过很多方法实现，其中最简单的方法就是设计零振动零微分输入成型器。所谓零振动零微分就是求振动表达式对标称频率求微分，并将其置为０。ＺＶＤ输入成型器有三个脉冲，增加了脉冲的数量，和系统的延迟时间。同时在标称频率处振动也为０。ＺＶＤＤ输入成型器的做法是将振动方程对模态频率二次导数置为０。可以得出ＺＶＤＤ输入成型器的约束方程.  增加了上述两个约束方程，联立求解可以得到ＺＶＤＤ输入成型器的.  Ｅｌ输入成型器是允许系统在标称频率处有一定的残余振动，分别选取高于和低于标称模态频率两处，约束其残余振动为零。ＥＩ输入成型器可以用下式表达。０ＭＯ在模态阻尼比非零时，系统的解不能直接求出。需要进行一定的优化，添加约束条件才可以解出。可以求解在阻尼比为零时的脉冲序列，使用此脉冲序列同祥能够对系统的振动进行抑制。ＥＩ输入成型器的脉冲序列如下，式中ｒ是标称频率处可接受的余振百分比。根据上述计算方法计算出各输入成型器的脉冲序列，其中ＥＩ输入成型器残余振幅允许值Ｆ取０．０５。

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