月
仿真中，机械手从手系统采用第六章研究所获得的4500米ROV深海主从七功能液压机械手从手的多刚体系统模型中的液压驱动系统与多刚体系统的机械连接及各关节的液压缸参数。液压驱动系统见第二章图 2.13 从手机械手液压原理图所描述的比例阀阀控缸和阀控马达系统。
机械手从手多刚体系统与液压驱动系统的耦合系数如下列方程(6-39)和(6-40)所描述：
??x1??q?1???x????q?????????????? ?????1??(0.046cos(q1?1.47019)?0.229)2d1(q1)?0.229?10.021068cos(q1?1.47019)?0.054557
d2(q2)?0.3031?
(1.6501(0.240123?0.04242cos(q2?1.0360.096709?0.04242cos(q2?1.0367)(1.61812(0.2477?0.3708cos(q3?2.011))2d3(q3)?0.3091?0.099?0.3708cos(q3?2.011)
?x2?q2?x3?q3106(0.045cos(q5?2.0658)?0.228)2d5(q5)?0.228?19(2280cos(q5?2.0658)?6001)
其中方程(6-38)和(6-39)对角线上的第四个和第六个单元分别对应机械手从手的摆动油缸驱动肘关节和摆线液压马达驱动的手腕旋转关节。
液压缸系统的系数矩阵定义如下述方程(6-41)，(6-42)，(6-43)，(6-44)所描述的系统。
压力腔油缸有效作用面积矩阵为：
1.042e?6?x5?q5 (6-39)
其中，矩阵中的其他单元定义如下：
?x10.010534sin(q1?1.47019)?? ?q10.054557?0.021068cos(q1?1.47019)?x221.21sin(q2?1.0376)? ?q296709?42420cos(q2?1.0376)?x36.18sin(q3?2.011)? ?q311009?4120cos(q3?2.011)?x53.42sin(q5?2.0658)?? ?q56001?2280cos(q5?2.0658)力矩矩阵系数矩阵定义如下：
A1?diag(A1i)?1.07074e-3?2.826e-3??2.826e-3??4.81e-3??1.07e-3?(1e-4?
回油腔油缸作用面积矩阵定义如下：
(6-41)
A2?diag(A2i)?1.38474e-3?2.022e-3??2.022e-3??4.81e-3??1.3847e-3??
?d1(q1)???d2(q2)????d3(q3) (6-42) d(q)?diag(di)???7.1e?3??从比例阀到油缸压力腔的有效油液容腔矩阵为： ?d5(q5)???
1??
(6-40)
V1(x)?Vh1?A1diag?x(q)?
其中，矩阵中的其他单元定义如下：
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?A11x1(q1)?1e?5??A12x2(q2)?1e?5??A13x3(q3)?1e?5?
A23x3(q3)?0.00072595544?0.000006066511009?4120cos
A14x4(q4)?1e?5
???A15x5(q5)?1e?5?1e?4q6?1e?5??2??3A24x4(q4)?0.000245?0.00005108(q4??)
4A25x5(q5)?0.00000415426001?2280cos(q5?2.0658)?0.0
1、 其他仿真参数
其中，矩阵中的其他单元定义如下：
(6-43)
表6.1为系统方程（6-12）已知的常量，表6.2为控制器参数。 A11x1(q1)?0.0002864229?0.001070740.054557?0.021068cos(q1?1.47019)表6.1 深海主从七功能液压机械手控制系统从手系统
参数
A12x2(q2)?0.00000282696709?42420cos(q2?1.0367)?0.000688131参数 值
700Mpa A13x3(q3)?0.00000847811009?4120cos(q3?2.011)?0.00072063参数 值 110mA/V ?e Ku
Ps 2.1?107N/m2 Kq 1.852?10?10m3/(N/m23A14x4(q4)?0.00005108(q4??)
4表6.2 深海主从七功能液压机械手控制系统从手控制
器参数
值 diag[100，500,200，50，50，20] diag[2,2,10,10,10,10]
A15x5(q5)?0.00028481684?0.00000321226001?2280cos(q5?2.0658)参数 K 从比例阀到油缸回油腔的有效油液容腔矩阵为： V2(x)?Vh2?A2diag[x(q)] ? ?A21x1(q1)?1e?5diag[100,2000,500,20,20,10] KpL ??A22x2(q2)?1e?5?A23x3(q3)?1e?5 ??A24x4(q4)?1e?5?2、 深海液压机械手从手多输入多输出全状态
?A25x5(q5)?1e?5反馈鲁棒控原理图 ?(1e?4)?(1e?5)?(1e?4)/(2*pi)*q6??控制原理图见附件图A.5~A.8。由于控制系统较
其中，矩阵中的其他单元定义如下：
(6-44)
为复杂，没有将所有的控制原理图一一列上，如有需
要可另行提供。
3、 仿真曲线
A21x1(q1)?0.001384740.054557?0.021068cos(q1?1.47019)?0.00026033仿真中分别对不具有外界扰动图6.1~图6.4和具有外界扰动图6.5~图6.8的情形分别进行了仿真和对比。另外，仿真中使用了说明6.2的方法代替控制器
A22x2(q2)?0.000737077?0.00000202296709?42420cos(q2sgn?1.0367)??0.09。 中的函数，边界层厚度
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图6.1 位置跟踪曲线
图6.2 位置跟踪误差
图6.3 控制输入电压
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图6.4 控制输入力矩
手腕摆动关节处增加100Nm外界干扰负载时的仿真曲线：
图6.5 手腕摆动关节增加100Nm外界干扰力矩时的位置跟踪
曲线
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图6.6 手腕摆动关节增加100Nm外界干扰力矩时的跟踪误差
图6.7手腕摆动关节增加100Nm外界干扰力矩时的控制输入电压
图6.8 手腕摆动关节增加100Nm外界干扰力矩时的控制输入力矩
由图6.1和图6.2系统位置跟踪效果较好，图6.3和图6.4可知系统的控制输入平滑，对比图6.1~图6.4和图6.5~图6.8可知，在受到外界扰动时，控制器具有较好的鲁棒性。
全状态鲁棒自适应控制器试验及结果分析
实验设备和控制器参数
1、 实验装置
实验装置采用4.3.3.1节相同的实验平台。
2、 系统参数和控制器参数
系统采用表6.1中的系统参数，其余的系统参数为方程(6-38)~(6-41)所描述，控制器参数见表6.3， 表6.3 深海主从七功能液压机械手控制系统从手控制
器参数
参数 K ? 值 diag[700，900，800，600,500] diag[5,5,20,10,20]