真空机械手磁性联轴器的非线性柔性分析与控制算法研究

磁性联轴器是真空机械手使用静密封技术实现超高真空环境的核心部件，其非线性柔性特性是影响真空机械手性能的重要因素。本课题以磁性联轴器为研究对象，对其非线性柔性特性和控制算法展开研究。具体的研究内容包括：理论分析与计算磁性联轴器设计参数、多个联轴器之间的磁场耦合、隔离套中产生的涡流损失等对其性能的影响，考虑磁场、电场和力场的耦合作用，建立非线性柔性本构方程；通过磁性联轴器动力学模型，分析非线性柔性对机械手臂动力学性能的影响规律，确定主动轴控制死区与从动轴干扰的对应关系；研究非线性柔性控制算法，设计前馈控制器、鲁棒反馈控制器、智能滤波器和从动轴状态观测器，消除非线性柔性引起的运动滞后、时变频率的振动及控制死区等影响；搭建实验平台，验证控制算法的有效性。本课题旨在分析磁性联轴器非线性柔性的多场耦合机理及其动力学性能，控制其实现高性能的运动传递，满足真空机械手要求。