机械手机构运行仿真与优化
机械手要达到最佳的运行状态，需要对机械手整体结构的各个组成部分进行优化。
机械手的非线性约束优化问题是指目标函数为决策变量的非线性函数，约束条件为决策变量的等式或不等式构成的优化问题。现在考虑机械手的可调节支撑来确定角度约束问题。可调节支撑主要是用在连接机械手前臂和中臂,用以起到机械手的支撑定位作用；通过调节可调支撑的不同长度,能够调节机械手中臂与前臂之间的角度,并确定机械手爪所需的安装角。因为不同的机床、不同的工件、不同的轨道位置,所需要的夹角是不一样的；通过机械手的可调支撑结构,可以大大增加机械手的通用性能。
机械手的部件2与部件3连接采用螺纹连接,需要调节时调节旋转螺母3,由于旋转螺母3所在的轴固定且是螺纹连接,所以使得螺杆2需要向左或向右沿轴向移动,来调节所需的长度,当调节后能够满足要求时拧紧螺栓固定。首先需要通过选择反馈矩阵K,将机械手控制的闭环系统极点配置在预期位置,以达到需求的极限定位精度,实现快速有效的定位。
然后利用机械手的状态反馈设计，闭环系统的特征方程求解反馈增益矩阵K=[K1,K2,Kn],反馈增益矩阵K是由期望的闭环极点确定, 而期望的闭环极点是由闭环系统的设计要求决定。理论上机械手配置极点的位置离虚轴越远越好,但这不是绝对的,如果确定理想的特征值,需要通过进行试验对比,才能确定反馈增益矩阵K，然后确定阀控摆动位置系统极点配置后的闭环传递函数G(s)。这为提高气动机械手的鲁棒性提供了一种思路。
运用非线性约束优化技术建立了机械手的优化模型,确定最合理的尺寸结构,再用建立的仿真模型进行验证,参考极点配置控制器的设计方法,确定机械手一些重要的设计参数,提高机械手的鲁棒性,为下一步的机械手研究工作奠定了良好基础。
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