6-PTRT型并聯(lián)機器人的自適應動態(tài)滑模運動控制研究.pdf

1、并聯(lián)機器人以其剛度大、結構緊湊、承載能力強、結構抗震性好和運動慣量小等優(yōu)點,在應用上與串聯(lián)機器人形成互補,擴大了機器人的應用領域。目前,并聯(lián)機器人在機構學、運動學、動力學、控制策略等方面的研究均得到國內外相關學者的關注和重視。
　　 并聯(lián)機器人從控制角度而言是一種高度非線性、強耦合、時變的復雜系統(tǒng),運動控制中存在參數(shù)不確定性、未建模動態(tài)以及外部干擾等,采用常規(guī)控制策略往往難以獲得理想控制效果。變結構滑?？刂撇恍枰⒈豢貙ο蟮木?/p>

2、確數(shù)學模型,對系統(tǒng)參數(shù)攝動、外部干擾、系統(tǒng)不確定性等具有很強的魯棒性,且實現(xiàn)簡單,較適合用于并聯(lián)機器人控制。但基于等效控制設計的常規(guī)滑?？刂?不僅存在抖振問題,而且由于實際忽略了執(zhí)行機構及傳感器的快變動力學特性等,因此會降低系統(tǒng)的控制品質,嚴重時甚至導致控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為此,本文以6-PTlRT型并聯(lián)機器人為研究對象,進行了一種動態(tài)滑?？刂品椒ǖ脑O計。另外,由于滑?？刂品椒ǖ膬?yōu)良特性依賴于對并聯(lián)機器人所受外部干擾的先驗估計,一旦外部干

3、擾超出滑?？刂圃O計上限,其控制效果將惡化?；诖?本文提出一種新型自適應動態(tài)滑?？刂品椒?即在動態(tài)滑模變結構控制設計的基礎上進一步引入自適應控制對并聯(lián)機器人的外部干擾等不確定因素進行在線估計,以克服滑模控制性能需依賴于對未知干擾的先驗估計的局限,增強并聯(lián)機器人克服強烈干擾的能力,進一步提高其控制性能。本文的研究,對促進并聯(lián)機器人控制理論和技術的發(fā)展,推進并聯(lián)機器人實際應用的進程具有一定意義。
　　 本文首先分析了所研究并聯(lián)機器人

4、并聯(lián)機構的結構及運動原理;針對該并聯(lián)機構的特點進行了運動學分析,推導出其位置反解、速度反解模型;其次,結合本文采用的運動軌跡二級插補策略,分析了笛卡爾空間運動軌跡規(guī)劃與關節(jié)空間插補算法,得到了各支路的期望運動軌跡,為實現(xiàn)并聯(lián)機器人的運動控制奠定基礎;然后,詳盡分析了工控機、運動控制器PMAC、伺服控制系統(tǒng)、位置檢測元件、電氣控制裝置等關鍵部件的選型,完成6-PTRT型并聯(lián)機器人的硬件系統(tǒng)設計;接著,綜合考慮6-PTRT型并聯(lián)機器人系統(tǒng)的

5、特點,在采用分散滑?？刂菩问降那疤嵯?建立了控制系統(tǒng)被控對象數(shù)學模型,并針對其控制特點設計了新型自適應動態(tài)滑?？刂破?完成了軌跡跟蹤控制仿真以及與常規(guī)滑?？刂破鞣抡娼Y果的比較分析;最后,采用任務分級處理軟件結構形式,利用VC++設計完成并聯(lián)機器人系統(tǒng)控制軟件,對人機界面模塊,通信模塊,軌跡規(guī)劃模塊和運動子程序模塊等關鍵模塊的軟件設計進行了詳細分析,并進行了圓弧運動軌跡跟蹤控制試驗。仿真與試驗結果表明,采用自適應動態(tài)滑?？刂品椒?不僅可解