二自由度机械臂实验报告实验报告课程名称:机电系统建模与控制实验项目名称:■二自由度机械臂实验■组别：第6组成员：刘仕杰■胡据林■王昊阳■于骁实验日期：2019年12月9日、实验简介二自由度（DOF）串联柔性（2DSFJ）机械臂包括两个用于驱动谐波齿轮箱（零回转间隙）的直流电机及一个双杆串联机构（）。两个连接都是刚性的。主连接通过一个柔性关节耦合到第一个驱动器上，在其端部载有第二个谐波驱动器，该驱动器通过另一个柔性关节与第二个刚性连接耦合。两个电机及两个柔性关节都装有正交光学编码器。每一个柔性关节配有两个可更换的弹簧。使用一个翼形螺钉零件，就可沿着支撑杆，将每根弹簧端移到所希望的不同定位点。该系统可视为多种手臂式机器人机构的高度近似，是典型的多输入多输入（MIMO）系统。图12-D0F串联乘性机槌眸二、实验内容1.系统开环时域动态特性和频域特性分析；2.应用极点配置方法设计控制器，进行时域动态响应特性和频域特性分析（超调量、上升时间、震荡次数等，根据极点分布决定），改变极点分布位置，完成至少2组不同闭环参数性能对比；3.应用LQR方法设计反馈控制律，进行时域动态响应特性和频域特性分析（超调量、上升时间、震荡次数等，根据极点分布决定），改变Q和R的值，完成至少2组不同闭环参数性能对比；4.设计全阶状态观测器，完成物理PSF与状态观测（至少两组观测器极点位置）综合作用下的系统性能控制。三、实验设备1.设备构造与线路图图2.12-DOF串联柔性机械臂表1t-DOF串联棗■性机械臂组件命名法描述编号描述谐波传动器#1（肩部）12柔性关节#1负载转换谐波传动器#2（肘部》13柔性关节#2驱动转换直流电机#1（肩部》14柔性关节#2直流电机#2（肘部）15柔性关节#1弹贲电机#1编码器16柔性关节#2弹赞电机#2编码器17弹簧夹具机构刚性连接#118底座刚性连接#219柔性关节#1编码器柔性关节总成#120柔性关节#2编码器柔性关节总成#221柔性关节#1限位开关柔性关节#1驱动转换22柔性关节#2限位开关图上爼贵丁机械谐连接板编号农22-DSFJ机械臂连接板组件命名法编号描述编号描述23限位幵关连接器27屯机#2编码器連接器24电机#1弓1线接头2S柔性关节#1连接器15电机#2引线接头29柔性关节#2连接器26电机#1编码器连接器1）直流电机#1第一台直流电机为一台可在最高27V下工作的Maxon273759精密刷电机（90瓦）。该电机可提供3A的峰值电流，最大连续电流为1.2A。注意：施用在电机上的高频信号会对电机刷造成最终损坏。产生高频噪音的最可能来源是微分反馈。如果微分增益过高噪音电压会被输入到电机里。为保护您的电机，请将您的信号频带限制控制在50Hz以内。（2）谐波传动器#1谐波驱动器#1使用谐波传动器LLC生产的CS-14-100-1U-CC-SP谐波减速箱。它可提供齿轮比为100:1的零齿隙（3）直流电机#2第一台直流电机为一台可在最高27V下工作的Maxon118752精密刷电机（20瓦）。该电机可提供3A的峰值电流，最大连续电流为1.2A。注意：施用在电机上的高频信号会对电机刷造成最终损坏。产生高频噪音的最可能来源是微分反馈。如果微分增益过高噪音电压会被输入到电机里。为保护您的电机，请将您的信号频带限制控制在50Hz。（4）谐波传动器#2谐波驱动器#2使用谐波传动器LLC生产的CS-8-50-1U-CC-SP谐波减速箱。它可提供齿轮比为50:1的零齿隙。（5）电机与接头位置测量：光学编码器二台电机以及柔性关节的数字测角，可通过使用USDigital生产的高分辨率正交光学编码器来完成。所有编码器每转1024行。（6）关节位置限位开关作为安全预防措施，在两个柔性关节中的每一个最小和最大转动位置上，安装两个限位开关。它们是由外部±15V直流电源供电的磁力操作位置传感器，该电源如图2.2所示，与第23号（#23）部件连接。具体来说，它们即是Hamlin55100MiniFlangeMount霍尔效应传感器。（7）柔性关节弹簧2DSFJ具有三对拉伸弹簧，每个拉伸弹簧具有不同的刚度。因此，每个柔性关节的刚度都可通过交换成对弹簧进行重新配置。所有线性弹簧均是AssociatedSpringRaymond产品，其具体型号是：E02040-026T500S和E0240-0321500S。在为2DSFJ系统准备的出厂默认配置中，在第一个柔性关节（a.k.a肩部）中使用的...
