混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)建及考慮執(zhí)行器飽和的控制研究.pdf

1、現(xiàn)有汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)多為懸臂梁結(jié)構(gòu)，承受重載荷、大載荷的能力較差，柔性化水平不高。本課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51375210)的資助下，利用混聯(lián)機(jī)構(gòu)具有高剛度、高承載、動(dòng)態(tài)特性好、易于實(shí)現(xiàn)多自由度、多模式運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，研制了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、柔性化水平高、車型適用范圍廣的新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)。
　　針對(duì)本課題組所研制的混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)，在構(gòu)建其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，考慮到混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)采用基于動(dòng)力學(xué)模型

2、的控制算法，對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制能力要求較高，為此，本文研究采用“上位機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī))+下位機(jī)(UMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器)”的分布式控制方式構(gòu)建混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其中，上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與UMAC進(jìn)行通訊，完成系統(tǒng)初始化、參數(shù)管理、代碼編譯及機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等任務(wù)；下位機(jī)為UMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器，完成插補(bǔ)運(yùn)算、多軸運(yùn)動(dòng)控制等實(shí)時(shí)性任務(wù)。該控制方式既充分利用了上位機(jī)的輸入、顯示等功能，又發(fā)揮了UMAC穩(wěn)定性高、實(shí)時(shí)性

3、強(qiáng)等特性。
　　對(duì)于一個(gè)實(shí)際工程系統(tǒng)，執(zhí)行器的輸出存在限幅，當(dāng)系統(tǒng)控制輸出量超出執(zhí)行器輸出的上下限時(shí)，執(zhí)行器就會(huì)發(fā)生輸出飽和現(xiàn)象。執(zhí)行器飽和特性的存在會(huì)降低系統(tǒng)的控制性能，因此針對(duì)執(zhí)行器存在飽和特性的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)以消除執(zhí)行器飽和特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響。然后，將執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，針對(duì)混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一種考慮執(zhí)行器飽和的滑?？刂破?，以實(shí)現(xiàn)混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)的高性能控制。本文的研究不僅具有一定的理論

4、價(jià)值，而且具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容及成果包括：
　　(1)針對(duì)新型混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)，研究采用“上位機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī))+下位機(jī)(UMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器)”的分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)建混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。
　　(2)基于所構(gòu)建的硬件平臺(tái)，研究設(shè)計(jì)混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)軟件。
　　(3)針對(duì)新型混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)，以被輸送汽車車身為負(fù)載，對(duì)輸送機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并求得該機(jī)構(gòu)的速度雅克比矩陣。然后，在運(yùn)動(dòng)

5、學(xué)分析的基礎(chǔ)上，研究采用拉格朗日法建立混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)在笛卡爾空間的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)一步求得混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)在關(guān)節(jié)空間的動(dòng)力學(xué)模型。最后，利用MATLAB軟件對(duì)所建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、動(dòng)力學(xué)模型分別進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　(4)針對(duì)因控制器輸出控制量過(guò)大而造成執(zhí)行器飽和的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)，以消除執(zhí)行器飽和特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響；然后，將執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，針對(duì)混聯(lián)式