中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (2): 22-28.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.02.004

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柔性机械臂模型非约束模态降维绝对误差准则

齐乃明1，赵宝山1，赵志刚1，王利平2   

  1. (1 哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001)
    (2 天津航天机电设备研究所，天津300300)
  • 收稿日期:2012-01-19 修回日期:2012-04-25 出版日期:2012-04-25 发布日期:2012-04-25
  • 作者简介:齐乃明 1962年生，2001年获哈尔滨工业大学精密仪器及机械专业博士学位，现为哈尔滨工业大学航空宇航科学与技术学科教授，博士生导师。研究方向为飞行器动力学控制与仿真、飞行器微振动机理及其减振隔振技术。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（61171189），航天科技创新基金（CASC200902-81）资助项目

 AbsoluteErrorSelectionCriteriaofUnconstrainedModefor FlexibleManipulatorDynamicsModelDimensionReduction

 QiNaiming1，ZhaoBaoshan1， ZhaoZhigang1， WangLiping2   

  1.  (1SchoolofAstronautics,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)
     (2InstituteofTianjinAstronauticsElectromechanicalDevice,Tianjin 300300)
  • Received:2012-01-19 Revised:2012-04-25 Published:2012-04-25 Online:2012-04-25

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摘要： 描述柔性结构振动的非约束模态展开方法仅考虑结构参数而不考虑外部作用力，当外部驱动力频率与非约束模态的某几阶频率相等或者相近时，这样的处理将影响动力学响应的近似精度。针对此问题，且考虑到任意驱动力都可以用傅里叶分析的方法将其等效为无穷多个正弦力的叠加，提出了一种正弦力作用下基于非约束模态降维的绝对误差准则。采用有限元法描述柔性机械臂的弹性变形，应用拉格朗日法建立其动力学方程，并用非约束模态降维模型与其作对比，仿真验证了所提出的非约束模态选取准则的正确性。

关键词: 动力学降维, 有限元法, 绝对误差, 非约束模态, 柔性机械臂

Abstract: Theunconstrainedmodedynamicsdimensionreductionmethodsonlyconsiderthestructuralparameterswithoutanalyzingtheimpactofthecontrolforce.DuetoanycontrolforcecanbeequivalenttothesuperpositionofaninfinitenumberofsinusoidalforcebyFourieranalysismethod,anunconstrainedmodeselectioncriteriaundersinusoidalforcebasedontheabsoluteerrorwaspresented.Theelasticdeformationofflexiblemanipulatorwasmodeledbyusingthefiniteelement(FE)method.ThedynamicsmodelofflexiblemanipulatorwasdeducedbyusingtheLagrangeapproach.Thesolutionofunconstrainedmodewasusedfordimensionreductionofthedynamicsequations.Thedimensionreductionofthedynamicsequationsandtheoriginaldynamicsequationswerecompared.Numericalsimulationsdemonstratethecorrectnessoftheproposedapproach.

Key words: Dynamics dimension reduction, Finite element method, Absolute error, Unconstrained mode, Flexible manipulator