6-3平臺(tái)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床研究.pdf

1、基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床相對(duì)于傳統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床具有運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小、加工精度高、適合高速加工、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。以6-3平臺(tái)為對(duì)象,對(duì)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、結(jié)構(gòu)、插補(bǔ)算法以及控制方面的研究,設(shè)計(jì)出一套基于四元數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)軟件。
　　 首先,介紹了四元數(shù)與對(duì)偶四元數(shù)理論,分析四元數(shù)在表示剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)；并基于對(duì)偶四元數(shù)知識(shí),對(duì)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)變換和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)對(duì)偶四元數(shù)表示坐標(biāo)變換具有表達(dá)簡(jiǎn)潔,計(jì)算效率高,存儲(chǔ)損耗

2、小的特點(diǎn)。
　　 其次,用自然坐標(biāo)法推導(dǎo)出6-3平臺(tái)的新型雅克比矩陣；提出了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)全局優(yōu)化指標(biāo),結(jié)合雅克比矩陣條件數(shù),對(duì)6-3平臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化。
　　 然后,以空間直線和任意圓弧為研究對(duì)象,闡述了在歐拉空間與姿態(tài)空間中機(jī)床插補(bǔ)的傳統(tǒng)算法,并用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)；通過(guò)分析歐拉角線形插補(bǔ)算法的缺點(diǎn),提出了基于四元數(shù)理論的球面線性插補(bǔ)算法,并通過(guò)分析比較,發(fā)現(xiàn)四元數(shù)球面線性插補(bǔ)算法具有更好的連續(xù)性以及平穩(wěn)性；對(duì)歐拉空

3、間進(jìn)行三次樣條曲線插補(bǔ)研究,同時(shí)應(yīng)用四元數(shù)歐拉參數(shù)對(duì)姿態(tài)空間進(jìn)行插補(bǔ)研究,解決了角速度連續(xù)的多位姿點(diǎn)插補(bǔ)問(wèn)題。
　　 接著,應(yīng)用差分進(jìn)化算法對(duì)6-3平臺(tái)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的冗余自由度進(jìn)行軌跡規(guī)劃；分析傳統(tǒng)PID算法的優(yōu)缺點(diǎn),引入模糊PID控制算法對(duì)6-3平臺(tái)進(jìn)行控制策略研究,并在MATLAB的SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真,仿真結(jié)果顯示模糊PID控制算法具有很好的控制效果。
　　 最后,分析并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟硬件