三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與控制系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、本文主要針對(duì)一種三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合課題組對(duì)汽車(chē)柔性生產(chǎn)線(xiàn)上白車(chē)身輸送定位平臺(tái)的應(yīng)用研究，以三平動(dòng)3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為白車(chē)身輸送平臺(tái)定位平臺(tái)的定位機(jī)構(gòu)。文中圍繞該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一系列研究，完成了3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、工作空間分析、動(dòng)力學(xué)建模、SimMechanics建模，并根據(jù)輸送定位平臺(tái)對(duì)控制系統(tǒng)精確與快速性等特性的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了控制算法并建立控制系統(tǒng)模型。
　　首先根據(jù)該并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)與特點(diǎn)，基于

2、D-H法與幾何法分別建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，求解了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣。根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虎克鉸與移動(dòng)副的約束條件，通過(guò) MATLAB軟件編程求解了機(jī)構(gòu)的工作空間范圍，并繪制出3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間三維圖。然后根據(jù)第二類(lèi)拉格朗日法，通過(guò)求解機(jī)構(gòu)上平臺(tái)與支鏈的動(dòng)能和勢(shì)能并同時(shí)考慮支鏈的移動(dòng)副摩擦誤差，建立動(dòng)力學(xué)方程的顯式標(biāo)準(zhǔn)式，使用規(guī)劃的軌跡進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真得到了三個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的力矩曲線(xiàn)。本文使用三種不同的控制方案對(duì)該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制系

3、統(tǒng)的仿真，利用MATLAB的SimMechanics工具箱得到的3-UPU的模型作為控制系統(tǒng)的仿真對(duì)象。采用經(jīng)典PID控制、魯棒PI控制和基于改進(jìn)遺傳算法的魯棒PI控制算法建立SIMULINK模型，得到在不同控制方案下控制軌跡跟蹤曲線(xiàn)、速度跟蹤曲線(xiàn)、誤差曲線(xiàn)等。最后綜合考慮白車(chē)身定位平臺(tái)的控制要求，選擇伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸作為3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)單元，選擇美國(guó)泰道公司的四軸工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器作為下位機(jī)，使用PC機(jī)作為并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)上位機(jī)的