[发明专利]一种柔性臂系统二维振动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人、机械工程和航天技术等振动控制领域，涉及一种能仿真柔性机械臂运动及振动控制的仿真系统，具体涉及一种柔性臂系统二维振动控制方法。

背景技术

机器人手臂被广泛用于帮助人们从事危险、单调及乏味的工作。然而传统的刚性机械手臂，其由重型的材料设计而来，这种笨重的设计不可避免的导致了刚性机械手臂运行中的负载自重比低、能耗大、响应速度慢等诸多问题。现如今生产高速发展，传统的刚性机械手臂已经不能满足高速生产力的发展。生产力的发展进步总是不断催生出新的技术和变革，柔性多体系统首先得到重视。而柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析和控制理论研究最直接的应用对象，由于具有简明的物理模型等特点，已成为发展新一代机器人和航空航天技术的关键性课题。

本发明结合计算机和传感器技术公开了一种柔性臂系统二维振动控制仿真方法。系统主要有三大模块构成：机械臂模型解析显示模块、串口通信模块和控制模块。模型解析显示模块主要利用差分离散方法，对偏微分方程进行离散化处理，然后动态模拟柔性机械臂振动；串口通信模块则通过PC与ARM开发板之间的通讯协议保证模型解析模块与控制模块之间实时数据通信；控制模块实时显示柔性机械臂振动偏移量，通过ARM开发板发送控制信号给PC，实现对柔性机械臂振动数据监视。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种柔性臂系统二维振动控制方法，该控制方法实现了控制模块与柔性机械臂振动显示模块的实时通信。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种柔性臂系统二维振动控制方法，包括以下步骤：

S1、建立Matlab GUI界面，模拟柔性机械臂振动；

S1.1、PDEs方程解析，利用差分离散化方法，对偏微分方程进行离散化；

S1.2、离散处理数据，时间离散点每次只运算7个，此离散迭代方法记为F₇；

S1.3、将运算得到的原始数据由串口传送到ARM开发板，再判定串口控制信号输入；

S1.4、将计算得到的数据用plot函数画出，显示在界面窗口；

S2、控制方法选择；

S2.1、在mythread()中接收到由PC传过来的原始数据先进行标识符识别分类，再传入控制模块；

S2.2、控制模块判断数据正误，若正确，就提取出w(25,t)，v(25,t)，w(50,t)，v(50,t)分别储存；否则返回原始数据，重新进行标识符分类；

w(25,t)，v(25,t)，w(50,t)，v(50,t)分别指t时刻柔性机械臂中部横纵向位移，末端横纵向位移。

S2.3、根据得到的分类数据，利用差分公式和离散时间h_t，计算出对应的柔性机械臂末端横向振动速度，柔性机械臂中部横向振动速度，柔性机械臂末端纵向振动速度；

S2.4、根据S2.2、S2.3得到的数据设计二维边界控制算法(1)；