COMAZZI執(zhí)行器受限下水下航行器滑模控制
為解決COMAZZI執(zhí)行器受限導致的滑模控制器在水下航行器軌跡跟蹤中存在的失去滑動模態(tài)的問題,在采用二階滑模控制器以解決COMAZZI執(zhí)行器動力學特性限制的基礎上,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)調節(jié)滑模邊界層厚度,滑模控制器的軌跡跟蹤能力有所減弱,但是系統(tǒng)狀態(tài)仍然保持在邊界層內,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)機器人在執(zhí)行任務過程中的能量消耗特別嚴重,為此本文以其3個主動COMAZZI執(zhí)行器的電能消耗zui小化為目標對3-RRR平面并聯(lián)機器人進行尺度優(yōu)化。在3-RRR機構運動學分析的基礎上推導出機構的逆運動學方程,分析了3-RRR機構常見的4種工作模式。采用粒子群算法確定3-RRR機構的連桿和平臺質量的*值。根據(jù)優(yōu)化結果進行仿真和對比分析,結果表明,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合工藝條件,就其中的熱執(zhí)行按照快速響應的特點,對各結構參數(shù)與熱COMAZZI執(zhí)行器部件的驅動力、驅動位移、電阻、響應時間等驅動性能的影響進行了分析與仿真,從而得到了優(yōu)化結構設計。此設計所要達到的目標是,熱COMAZZI執(zhí)行器驅動電壓為5V,響應時間為2ms,末端zui大位移為3.16×10-4m,末端位移20μm時的驅動力為4.94×10-3N。

COMAZZI執(zhí)行器受限下水下航行器滑模控制
zui后,分別采用常規(guī)二階滑模控制和動態(tài)邊界層法進行水下航行器的姿態(tài)角跟蹤仿真,結果顯示在二階滑模控制已經(jīng)發(fā)散的情況下,采用動態(tài)邊界層法仍然能夠有效進行軌跡跟蹤。