3-TPS混聯(lián)機(jī)床運(yùn)動仿真與控制算法研究.pdf

1、本文以3-TPS型混聯(lián)機(jī)床為研究對象，對該機(jī)構(gòu)的自由度、機(jī)構(gòu)性能、運(yùn)動學(xué)特性、工作空間特點(diǎn)以及在仿真軟件下對機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動學(xué)性能和控制算法做了進(jìn)一步的分析。所做的研究工作和研究成果如下：
　　 (1)3-TPS型混聯(lián)機(jī)床的工作空間有效范圍大，并且工作空間關(guān)于X軸對稱，在整個空間內(nèi)連續(xù)無空洞。基于雅可比矩陣，對機(jī)構(gòu)的奇異性與靈巧性指標(biāo)進(jìn)行了研究，得出該機(jī)構(gòu)無奇異位形，機(jī)構(gòu)的可操作度指標(biāo)W在(0.8，2.45)之間變化。說明機(jī)床在工

2、作空間中沒有奇異形位和不定形位，具有良好的可操作性。機(jī)床的雅可比矩陣條件數(shù)指標(biāo)c(J)在(1.0，6.2)之間變化，并且C(J)在隨X,Y,Z軸變化時沒有突變，說明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動靈巧性好。
　　 (2)本課題嘗試采用ADAMS提供的點(diǎn)驅(qū)動、樣條函數(shù)、測量等功能可以很方便的求解并聯(lián)機(jī)床的正解，從而省去了大量的數(shù)學(xué)公式與編程工作等大工作量的捆擾。另外通過仿真還驗證了機(jī)床運(yùn)動學(xué)理論模型的正確性。
　　 (3)通過對該并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)

3、的研究，可知該機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器在實(shí)現(xiàn)要求動作時，運(yùn)動平穩(wěn)、無位置突變，并且速度、加速度曲線也都比較平緩，無突變現(xiàn)象，從而反映了該并聯(lián)機(jī)床無沖擊現(xiàn)象，傳遞運(yùn)動性能良好。
　　 (4)綜合比較這幾種控制算法，確定閉環(huán)控制采用模糊PID算法；針對本文研究的控制算法，將三維建模軟件Pro/E，機(jī)構(gòu)仿真軟件ADAMS和控制仿真軟件MATLAB Simulink三者結(jié)合，在Simulink中建立了控制模塊仿真系統(tǒng)，并在虛擬樣機(jī)聯(lián)合仿真平臺上進(jìn)