基于壓電致動(dòng)器的空間柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的軌跡跟蹤與振動(dòng)抑制一體化控制研究的開題報(bào)告

基于壓電致動(dòng)器的空間柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的軌跡跟蹤與振動(dòng)抑制一體化控制研究的開題報(bào)告一、研究背景與意義近年來，空間機(jī)械臂系統(tǒng)在天地觀測、交會(huì)對接、維修修復(fù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用和研究。其中，柔性機(jī)械臂作為一種新型的機(jī)械臂系統(tǒng)，具有重量輕、運(yùn)動(dòng)靈活、運(yùn)動(dòng)學(xué)復(fù)雜等特點(diǎn)，在航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，具有較大的清潔、輕巧、低成本、適應(yīng)于各種復(fù)雜情況等優(yōu)點(diǎn)。然而，柔性機(jī)械臂的振動(dòng)問題一直是制約其應(yīng)用的重要因素，尤其在復(fù)雜工作空間中更加明顯，在執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)必須保證其的軌跡跟蹤精度和振動(dòng)抑制，因此柔性機(jī)械臂軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制控制一直是該領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。本課題基于壓電致動(dòng)器的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)，研究其軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制一體化控制，以提高其精度和穩(wěn)定性，增強(qiáng)其在各領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。二、研究內(nèi)容1.基于壓電致動(dòng)器的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.分析柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性和振動(dòng)機(jī)理3.設(shè)計(jì)一體化的軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制控制算法4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制算法的效果和系統(tǒng)性能三、研究方法1.建立基于壓電致動(dòng)器的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.利用控制理論，設(shè)計(jì)一體化的軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制控制算法3.使用MATLAB/Simulink等工具進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證控制算法的可行性和有效性4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制算法的效果和系統(tǒng)性能四、預(yù)期成果1.建立基于壓電致動(dòng)器的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.提出一種有效的軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制一體化控制算法3.通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證控制算法的效果和系統(tǒng)性能五、論文結(jié)構(gòu)第一章：緒論1.1研究背景與意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3研究內(nèi)容和方法1.4預(yù)期成果和論文結(jié)構(gòu)第二章：基于壓電致動(dòng)器的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)建模與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.1壓電致動(dòng)器的工作原理及性能特點(diǎn)2.2柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.3柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析第三章：柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性和振動(dòng)機(jī)理分析3.1柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性分析3.2振動(dòng)機(jī)理分析第四章：一體化的軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制控制算法設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制一體化控制算法設(shè)計(jì)第五章：仿真分析與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析5.1仿真平臺的搭建5.2實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)5.3數(shù)據(jù)分析與結(jié)果評估第六章：結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)6.2存在問題與改進(jìn)措施6.3后續(xù)工作展望六、進(jìn)度安排第一年：1.確定研究方向和思路，撰寫課題研究計(jì)劃2.進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研，獲取相關(guān)知識和技術(shù)的基礎(chǔ)，完成文獻(xiàn)綜述3.完成壓電致動(dòng)器的工作原理研究，建立柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析4.仿真分析壓電致動(dòng)器與柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的協(xié)同控制第二年：1.研究柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和振動(dòng)機(jī)理2.提出一種有效的一體化軌跡跟蹤和振動(dòng)抑制控制算法3.分析和驗(yàn)證控制算法的有效性和穩(wěn)定性第三年：1.在先前的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步驗(yàn)證控制算法的性能和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值2.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，對算法進(jìn)行優(yōu)化和完善3.撰寫論文，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)七、參考文獻(xiàn)[1]王少杰,付俊強(qiáng),等.基于EMS系統(tǒng)的柔性機(jī)械臂軌跡跟蹤研究[J].機(jī)械與電子,2018,8(9):53-55.[2]ChenY,ZhouQ,WeiW,etal.IntegratedControlofTrajectoryTrackingandVibrationSuppressionforaFlexibleRoboticManipulatorUsinganObserver-BasedControlScheme[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2019,66(7):4993-5001.[3]LiY,HuangX,ZhuB,etal.Anintegratedapproachfortrajectorytrackingandvibratio