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基于解析模态分析和输入整形的机器人末端振动实时抑制方法
被引量：
1
1
作者
何成刚
汪晓鑫
+3 位作者
李自立
高萌
刘吉华
邓文彬
《机电工程》
北大核心
2025年第2期327-338,共12页
六自由度工业机器人连续工作过程中,由于运动状态突变及关节柔性会引起机器人末端振动。针对这一问题,提出了一种基于解析模态分析(AMA)和输入整形的工业机器人末端振动实时抑振方法。首先,结合机器人控制方案,建立了考虑机器人关节柔...
六自由度工业机器人连续工作过程中,由于运动状态突变及关节柔性会引起机器人末端振动。针对这一问题,提出了一种基于解析模态分析(AMA)和输入整形的工业机器人末端振动实时抑振方法。首先,结合机器人控制方案,建立了考虑机器人关节柔性的闭环动力学方程,并采用泰勒级数展开法推导出了机器人的线性化模态参数解析表达式,有效解析了机器人在振动状态下的模态参数;然后,依据机器人末端残余振动特性,采用级联法设计了双模态零振动微分(ZVD-ZVD)输入整形器,并提出了一种结合AMA和输入整形器的时变双模态抑振方法;最后,在六自由度工业机器人实验平台上,对AMA方法计算所得的解析模态参数与机器人实测模态参数进行了对比分析,并进行了机器人的末端残余振动抑制实验。研究结果表明:所采用的AMA方法对固有频率的最大计算误差仅为5.18%,对阻尼比的最大计算误差为0.0122,证明了AMA方法在时变双模态输入整形抑振方案中的有效性;利用时变双模态输入整形抑振方法,将机器人的三处末端残余振动的最大振幅分别降低至整形前的17.3933%、11.6716%和12.1311%,同时减少了非时变输入整形抑振方案的过量延时(由不准确的模态参数而导致),在整体性能上优于传统的非时变双模态输入整形抑振方法。
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关键词
机械振动
机器人末端执行器
残余振动
解析模态分析
输入整形
时变双模态抑振方法
双模态零振动微分
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职称材料
抑制多模态梁振动的时变边界方法
被引量：
1
2
作者
王嘉惠
刘静
潘光
《Journal of Central South University》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023年第12期4122-4137,共16页
柔性梁结构是水下航行器的常见部件,其模态振动传递会损害部件服役寿命和系统工作精度。常见的抑制梁振动的方法有吸振、阻尼和主动控制等。控制的难点在于低频抑振和拓宽有效抑制频带。而常见的抑振方法的应用需要获取准确的结构参数...
柔性梁结构是水下航行器的常见部件,其模态振动传递会损害部件服役寿命和系统工作精度。常见的抑制梁振动的方法有吸振、阻尼和主动控制等。控制的难点在于低频抑振和拓宽有效抑制频带。而常见的抑振方法的应用需要获取准确的结构参数和激励参数,对于非完备参数条件系统的适用性不足。本文基于时变边界结构的能量传递特性,提出了一种针对模态振动抑制的时变边界方法。该方法可同时抑制多阶共振,而不必针对每阶振动特性进行额外设计。首先,建立时变边界梁的动力学模型,采用时域分段解析法计算时变边界梁的瞬态振动,并与有限元法的结果进行对比验证了该方法的正确性。然后,通过时变边界梁和固定边界梁的结果对比验证了时变边界方法对共振的抑制效果。最后,分析初始条件、阻尼、时变范围和时变频率等参数对时变边界方法抑振效果的影响,发现阻尼可消耗由模态振动分散至其他频域的能量,时变边界所对应的谐振频率变化范围越大时,对共振峰值的抑振性能越好,并由此得到了时变位置优化区域。
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关键词
时变边界方法
多模态振动抑制
边界控制
频域能量分散
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职称材料
题名
基于解析模态分析和输入整形的机器人末端振动实时抑制方法
被引量：
1
1
作者
何成刚
汪晓鑫
李自立
高萌
刘吉华
邓文彬
机构
五邑大学轨道交通学院
佛山智能装备技术研究院
四川城市职业学院智能制造与交通学院
出处
《机电工程》
北大核心
2025年第2期327-338,共12页
基金
广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2024A1515011409,2021B1515120044)
广东省教育厅特色创新项目(2023KTSCX151)。
文摘
六自由度工业机器人连续工作过程中,由于运动状态突变及关节柔性会引起机器人末端振动。针对这一问题,提出了一种基于解析模态分析(AMA)和输入整形的工业机器人末端振动实时抑振方法。首先,结合机器人控制方案,建立了考虑机器人关节柔性的闭环动力学方程,并采用泰勒级数展开法推导出了机器人的线性化模态参数解析表达式,有效解析了机器人在振动状态下的模态参数;然后,依据机器人末端残余振动特性,采用级联法设计了双模态零振动微分(ZVD-ZVD)输入整形器,并提出了一种结合AMA和输入整形器的时变双模态抑振方法;最后,在六自由度工业机器人实验平台上,对AMA方法计算所得的解析模态参数与机器人实测模态参数进行了对比分析,并进行了机器人的末端残余振动抑制实验。研究结果表明:所采用的AMA方法对固有频率的最大计算误差仅为5.18%,对阻尼比的最大计算误差为0.0122,证明了AMA方法在时变双模态输入整形抑振方案中的有效性;利用时变双模态输入整形抑振方法,将机器人的三处末端残余振动的最大振幅分别降低至整形前的17.3933%、11.6716%和12.1311%,同时减少了非时变输入整形抑振方案的过量延时(由不准确的模态参数而导致),在整体性能上优于传统的非时变双模态输入整形抑振方法。
关键词
机械振动
机器人末端执行器
残余振动
解析模态分析
输入整形
时变双模态抑振方法
双模态零振动微分
Keywords
mechanical
vibration
robot s end-effector
resi
dual
vibration
analytical modal analysis
input shaping
time varying dual mode vibration suppression method
dual
-
mode
zero
vibration
differential(ZVD-ZVD)
分类号
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
TH242.2 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
抑制多模态梁振动的时变边界方法
被引量：
1
2
作者
王嘉惠
刘静
潘光
机构
School of Marine Science and Technology
Laboratory for Unmanned Underwater Vehicle
出处
《Journal of Central South University》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023年第12期4122-4137,共16页
基金
Projects(52175120,52211530085)supported by the National Natural Science Foundation of China
Project(CSTB2022NSCQ-MSX0318)supported by the Natural Science Foundation of Chongqing,China。
文摘
柔性梁结构是水下航行器的常见部件,其模态振动传递会损害部件服役寿命和系统工作精度。常见的抑制梁振动的方法有吸振、阻尼和主动控制等。控制的难点在于低频抑振和拓宽有效抑制频带。而常见的抑振方法的应用需要获取准确的结构参数和激励参数,对于非完备参数条件系统的适用性不足。本文基于时变边界结构的能量传递特性,提出了一种针对模态振动抑制的时变边界方法。该方法可同时抑制多阶共振,而不必针对每阶振动特性进行额外设计。首先,建立时变边界梁的动力学模型,采用时域分段解析法计算时变边界梁的瞬态振动,并与有限元法的结果进行对比验证了该方法的正确性。然后,通过时变边界梁和固定边界梁的结果对比验证了时变边界方法对共振的抑制效果。最后,分析初始条件、阻尼、时变范围和时变频率等参数对时变边界方法抑振效果的影响,发现阻尼可消耗由模态振动分散至其他频域的能量,时变边界所对应的谐振频率变化范围越大时,对共振峰值的抑振性能越好,并由此得到了时变位置优化区域。
关键词
时变边界方法
多模态振动抑制
边界控制
频域能量分散
Keywords
time
-
varying
boundary
method
multimodal
vibration
suppression
boundary control
frequency domain energy dispersion
分类号
U674.941 [交通运输工程—船舶及航道工程]
TB535 [理学—声学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于解析模态分析和输入整形的机器人末端振动实时抑制方法
何成刚
汪晓鑫
李自立
高萌
刘吉华
邓文彬
《机电工程》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
抑制多模态梁振动的时变边界方法
王嘉惠
刘静
潘光
《Journal of Central South University》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023
1
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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参考文献
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