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摘要采用割线坐标系对机械臂的运动进行了描述，并分快变（振动）和慢变两方面进行逆动力学问题的分析与求解。在对快变部分逆动力学性质的分析中发现，快变部分精确的逆动力学解是发散的。在进行柔性机械臂逆动力学求解时，应在慢变的意义上进行。文中给出了一种去掉系统快变部分的简单方法，并进行了逆动力学求解,为了解决冗余度机器人全局法优化中数值求解的困难，本文讨论了动力学方程的建立、无约束和有约束最优控制问题之间的内在联系，重点分析了求解最优控制问题的数值方法.文中提出双向异步积分迭代求解正则方程组的直接迭代法，较好解决了状态方程和协态方程稳定性相逆给求解两点边值问题带来的困难.
关键词 冗余；机器人；优化；控制柔性机械臂；动力学；逆动力学；振动
结论全局法效果优于局部法，它还能实现运动学和动力学的同时优化控制，但全局法的数值求解十分困难.选取零空间的自由向量为控制向量，在状态方程中引进操作空间的负反馈，既保证了控制精度，提高了收敛性；又简化了协态方程.把有约束问题转变为无约束问题求解，可应用经典变分法导出最优控制的必要条件H/u=0，使数值求解得到简化.本文移植正向积分状态方程，反向积分协态方程，在迭代中自动修改控制向量使其向最优控制逼近的直接迭代法到机器人控制，既改善了正则方程组因稳定性相逆带来的数值积分的困难，又避免了求梯度，一维最小值搜索等静态最优问题求解中大量复杂、困难的计算 由图2可以看到，机械臂在运动过程中，其弹性坐标由两方面组成，一方面是振动部分（快变部分），另一方面是与载荷、惯性力有关的慢变部分。而弹性坐标速度、加速度的慢变部分很小，在逆动力学求解中将其略去是合理的，由式(7)得到了比较准确的弹性坐标慢变部分并非偶然。
由以上分析可以看出，对于柔性机械臂系统，振动部分的精确逆动力学解是发散的，进行逆动力学求解时，应滤掉振动部分，在慢变的意义上进行，才能得到比较好的前馈力矩。
参考文献
[1] Xia J Z ,Manq C H. Real time estimation of elastic deformation for end-point tracking control of flexible two-link manipulators[J]. The Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1992, 115(3):385-393.
[2] Matsuno F, Sakawa Y., Asano T, Quasi-static hybrid position/force control of a flexible manipulator[C]. Proceeding of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, Sacramento, Publ by IEEE, 1991, 3:2838-2843.
[3] Matsuno F, Sakawa Y. Dynamic hybrid position/force control of a two degree-of-freedom flexible manipulator[J]. Journal of Robotic Systems, 1994, 11(5):355-366.
[4] Yoshikawa T. Dynamic hybrid position/force control of robot manipulators-description of hand constraints and calculation of joint driving force[J]. IEEE J RA, 1987, (3):386-392.
[5] Kwon D S, Book W J. An inverse dynamic method yielding flexible manipulator state trajectories[C]. Proceedings of the American Control Conference, San Diego, Publ by American Automatic Control Council, 1990, 27-37.
[6] Ojika T, Kasue Y. Initial-value adjusting method for the solution of nonlinear multipoint boundary-value problems. J Math Anal and Appl, 1979,69:359～371
[7] Nakamura Y, Hanafusa H. Optimal redundancy control of robot manipulators. Int J of Robotics Research, 1987,6(1):32～42
[8] Koivo A J, Amautovic S H. Dynamic optimum control of redundant manipulators. In:Proc of IEEE Int Conf of Robotics and Automation,1991.466～471
[9] 叶庆凯，王肇明.优化与最优控制中的计算方法.北京：科学出版社，1986
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