COMAZZI执行器受限下水下航行器滑模控制
为解决COMAZZI执行器受限导致的滑模控制器在水下航行器轨迹跟踪中存在的失去滑动模态的问题,在采用二阶滑模控制器以解决COMAZZI执行器动力学特性限制的基础上,采用了边界层厚度动态控制的方法解决存在速率和幅值限制的有限带宽的COMAZZI执行器的滑动模态控制问题,通过动态调节滑模边界层厚度,滑模控制器的轨迹跟踪能力有所减弱,但是系统状态仍然保持在边界层内,保证了系统的稳定性,并且不会超越COMAZZI执行器限制。并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动COMAZZI执行器的电能消耗zui小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。采用粒子群算法确定3-RRR机构的连杆和平台质量的*值。根据优化结果进行仿真和对比分析,结果表明,在4种工作模式下,优化后COMAZZI执行器的力矩值均较小,消耗的电能得以降低,其中工作模式2的性能*,在执行相同的轨迹跟踪任务时,其COMAZZI执行器跟踪误差收敛较快,消耗的能量zui少。利用ANSYS有限元分析软件并结合工艺条件,就其中的热执行按照快速响应的特点,对各结构参数与热COMAZZI执行器部件的驱动力、驱动位移、电阻、响应时间等驱动性能的影响进行了分析与仿真,从而得到了优化结构设计。此设计所要达到的目标是,热COMAZZI执行器驱动电压为5V,响应时间为2ms,末端zui大位移为3.16×10-4m,末端位移20μm时的驱动力为4.94×10-3N。

COMAZZI执行器受限下水下航行器滑模控制
zui后,分别采用常规二阶滑模控制和动态边界层法进行水下航行器的姿态角跟踪仿真,结果显示在二阶滑模控制已经发散的情况下,采用动态边界层法仍然能够有效进行轨迹跟踪。