并聯(lián)機構動力學建模及控制.pdf

1、并聯(lián)機構具有高速、高精度、承載能力大等優(yōu)點，但工作空間相對較小，奇異位形復雜。因此并聯(lián)機構在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領域內(nèi)得到了廣泛應用。隨著工業(yè)上對高速高精度需求的日益增加，并聯(lián)機構的研究也越來越受到人們的重視。在過去的二十年里，并聯(lián)機構的特性、結構和運動學得到了廣泛研究，但是動力學的研究卻相對較少。并聯(lián)機構作為一個結構復雜、多變量、多自由度、多參數(shù)耦合的非線性系統(tǒng)，動力學建模及控制極其復雜。
　　本文對

2、目前常用的四種動力學建模方法，牛頓-歐拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日—達朗貝爾方法和虛功原理的方法進行理論分析，總結出這四種建模方法的優(yōu)缺點及在建模過程中應注意的關鍵問題。在此基礎上，對基于動力學的幾種控制算法，經(jīng)典PD控制、增廣PD控制及計算力矩控制，進行理論及穩(wěn)定性分析。并且基于并聯(lián)機構在雕刻、切割等加工應用中對輪廓精度要求高的特點，將輪廓控制算法在并聯(lián)機構中的應用進行了研究。通過在期望軌跡建立移動坐標系，將跟隨誤差分解為切向誤

3、差、法向誤差及副法向誤差。經(jīng)過坐標變換得到工作空間誤差動力學方程，然后采用計算力矩控制算法設計控制器。以一個三自由度純平動并聯(lián)機構Orthopod為實驗對象，采用拉格朗日-達朗貝爾的方法建立動力學方程，采用PD控制、增廣PD控制，計算力矩控制及輪廓控制算法設計控制器。針對Orthopod作為雕刻機的設計目的，以輪廓誤差作為主要性能參數(shù)，將四種控制算法的控制效果進行比較。實驗結果顯示輪廓控制算法比其他算法具有更高的輪廓精度，更適用于雕刻、