三平動并聯機器人動力學建模與控制系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、本文主要針對一種三平動并聯機器人的控制系統(tǒng)設計，同時結合課題組對汽車柔性生產線上白車身輸送定位平臺的應用研究，以三平動3-UPU并聯機構作為白車身輸送平臺定位平臺的定位機構。文中圍繞該并聯機構進行一系列研究，完成了3-UPU并聯機構的運動學分析、工作空間分析、動力學建模、SimMechanics建模，并根據輸送定位平臺對控制系統(tǒng)精確與快速性等特性的設計要求，設計了控制算法并建立控制系統(tǒng)模型。
　　首先根據該并聯機構參數與特點，基于

2、D-H法與幾何法分別建立運動學模型，求解了運動學正逆解與并聯機構的雅克比矩陣。根據并聯機構的虎克鉸與移動副的約束條件，通過 MATLAB軟件編程求解了機構的工作空間范圍，并繪制出3-UPU并聯機構的工作空間三維圖。然后根據第二類拉格朗日法，通過求解機構上平臺與支鏈的動能和勢能并同時考慮支鏈的移動副摩擦誤差，建立動力學方程的顯式標準式，使用規(guī)劃的軌跡進行動力學仿真得到了三個驅動桿的力矩曲線。本文使用三種不同的控制方案對該并聯機構進行控制系

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)的仿真對象。采用經典PID控制、魯棒PI控制和基于改進遺傳算法的魯棒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、速度跟蹤曲線、誤差曲線等。最后綜合考慮白車身定位平臺的控制要求，選擇伺服驅動電動缸作為3-UPU并聯機構的驅動單元，選擇美國泰道公司的四軸工業(yè)運動控制器作為下位機，使用PC機作為并聯機器人控制系統(tǒng)上位機的