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COMAZZI執(zhí)行器受限下水下航行器滑模控制
為解決COMAZZI執(zhí)行器受限導(dǎo)致的滑?？刂破髟谒潞叫衅鬈壽E跟蹤中存在的失去滑動模態(tài)的問題,在采用二階滑?？刂破饕越鉀QCOMAZZI執(zhí)行器動力學(xué)特性限制的基礎(chǔ)上,采用了邊界層厚度動態(tài)控制的方法解決存在速率和幅值限制的有限帶寬的COMAZZI執(zhí)行器的滑動模態(tài)控制問題,通過動態(tài)調(diào)節(jié)滑模邊界層厚度,滑?？刂破鞯能壽E跟蹤能力有所減弱,但是系統(tǒng)狀態(tài)仍然保持在邊界層內(nèi),保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并且不會超越COMAZZI執(zhí)行器限制。并聯(lián)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)過程中的能量消耗特別嚴(yán)重,為此本文以其3個主動COMAZZI執(zhí)行器的電能消耗zui小化為目標(biāo)對3-RRR平面并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行尺度優(yōu)化。在3-RRR機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動學(xué)方程,分析了3-RRR機(jī)構(gòu)常見的4種工作模式。采用粒子群算法確定3-RRR機(jī)構(gòu)的連桿和平臺質(zhì)量的*值。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行仿真和對比分析,結(jié)果表明,在4種工作模式下,優(yōu)化后COMAZZI執(zhí)行器的力矩值均較小,消耗的電能得以降低,其中工作模式2的性能*,在執(zhí)行相同的軌跡跟蹤任務(wù)時,其COMAZZI執(zhí)行器跟蹤誤差收斂較快,消耗的能量zui少。利用ANSYS有限元分析軟件并結(jié)合工藝條件,就其中的熱執(zhí)行按照快速響應(yīng)的特點(diǎn),對各結(jié)構(gòu)參數(shù)與熱COMAZZI執(zhí)行器部件的驅(qū)動力、驅(qū)動位移、電阻、響應(yīng)時間等驅(qū)動性能的影響進(jìn)行了分析與仿真,從而得到了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。此設(shè)計所要達(dá)到的目標(biāo)是,熱COMAZZI執(zhí)行器驅(qū)動電壓為5V,響應(yīng)時間為2ms,末端zui大位移為3.16×10-4m,末端位移20μm時的驅(qū)動力為4.94×10-3N。

COMAZZI執(zhí)行器受限下水下航行器滑?？刂?/strong>
zui后,分別采用常規(guī)二階滑?？刂坪蛣討B(tài)邊界層法進(jìn)行水下航行器的姿態(tài)角跟蹤仿真,結(jié)果顯示在二階滑?？刂埔呀?jīng)發(fā)散的情況下,采用動態(tài)邊界層法仍然能夠有效進(jìn)行軌跡跟蹤。