[发明专利]一种柔性机械臂的残余振动抑制方法

权利要求书

1.一种柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立所述柔性机械臂的动力学方程；

S2：通过波形控制方法来抑制所述柔性机械臂的振动，

其中步骤S2具体包括：将电机的运动看作发射一个机械波进入柔性机械臂的系统内，将系统内的返回波进行吸收，以抑制所述柔性机械臂的振动。

2.根据权利要求1所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，步骤S1中具体包括：

S11：建立刚性关节-柔性机械臂的动力学方程为：

其中，M₁₁、M₂₂为臂杆1、2的惯性矩阵，M₁₂为两个臂杆之间的耦合惯性矩阵，k为臂杆的等效刚度，为包含科氏力与离心力的耦合矩阵，q为臂杆转动角度，p为臂杆等效转角，τ_i为关节力矩；

S12：将所述柔性机械臂中的柔性关节等效为线性扭簧，建立柔性关节-柔性机械臂的动力学方程为：

τ_i＝K_m(θ-q) (2)

其中：θ为电机转动角度，q为臂杆转动角度，K_m为关节刚度，τ_i为关节力矩；

其中：J为电机转子的转动惯量，τ_m为电机力矩；

S13：结合式(1)、(3)得到柔性机械臂的动力学方程：

其中：M为质量矩阵，K为刚度矩阵，H为耦合矩阵。

3.根据权利要求1所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，所述返回波的计算方法包括：

通过电机转动角度θ₀和臂杆转动角度q计算出发射波a₀和返回波b₀：

其中：G、H为波形传递函数；

当G＝H时：

稳态时，最终进入电机的输入为a₀+b₀，则

其中θ_f为期望位置。

4.根据权利要求1所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，还包括：S3：将所述返回波的计算转化为关节力矩计算。

5.根据权利要求4所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，还包括：S4：通过误差修正策略消除关节的稳态误差。

6.根据权利要求5所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

S41：参数初始化；

S42：经过N次多项式插值，得到柔性机械臂的运动规划曲线，其中N≥2；

S43：采用波形控制柔性机械臂的运动，抑制柔性机械臂的振动；

S44：系统检测到关节位置不再变化时，检测关节实际位置与期望位置之间的差值，对差值信号进行滤波并辨识；

S45：检验终止条件，如果柔性机械臂的位置的差值在预设误差范围之内或者运动时间超过预设值，则运动终止，否则返回步骤S42，如此进行迭代，直到满足要求。

7.根据权利要求6所述的柔性机械臂的残余振动抑制方法，其特征在于，N＝5。