基于模糊PID控制器的变质量-柔性梁结构振动主动控制

马驰骋， 罗亚军， 张希农， 程相孟， 邵明玉

(1.山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255000；2.西安交通大学 机械结构强度与振动国家重点实验室，西安 710049)

随着科技的发展，越来越多的人力劳动被机械所替代，在各个工业领域，机械自动化程度越来越高，人们设计出多种多样的机械臂以满足不同的工业需求。由于柔性臂结构具有细长和质量轻等特点，振动频率低，若不采取有效的措施对其振动进行抑制，将严重影响柔性臂结构的操作精度和安全性[1-3]。杜欣等[4]针对末端附带集中质量的双连杆柔性机械臂，采用LQR方法设计作动器控制律，有效地抑制了柔性臂的弹性振动，提高了柔性臂的运动精度。刘旭亮等[5]以三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象，分析了仿人手柔性臂末端负载引起的残余振动，为机械臂的精确化振动控制提供了参考。为抑制空间机械臂系统在转动过程中激起的柔性臂的弹性振动，娄军强等[6]提出了基于Lyapunov稳定性的模糊自适应速度反馈控制策略，利用压电致动器有效的抑制了柔性臂的弯曲振动和扭转振动，提高了柔性机械臂系统的末端定位精度。

另一方面机械臂结构通常用来传递或者搬运物品，而物品的位置移动或者质量改变都会引起系统质量参数的改变，使得这类结构属于典型的变质量结构。系统质量参数的变化给结构的动力学特性带来显著影响，增加了控制的困难性和复杂性。为解决移动质量作用下的弹性梁结构的振动问题，Nikkhoo等[7]设计了含时变增益矩阵的线性优化控制算法有效的控制了结构的多阶模态。……