本文選題：變論域 + 模糊PID��； 參考：《河南工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：立筒倉是一種能夠長期存儲(chǔ)谷物等多種散裝物料的理想設(shè)施,不僅機(jī)械自動(dòng)化良好,出入倉方便高效,而且不與地面接觸,不會(huì)受到地表溫度干擾。筒倉長期使用后,由于內(nèi)外溫度差異以及微生物等影響,在側(cè)壁會(huì)板結(jié)有一定量的物料,無法在重力作用下流動(dòng)到底部,不但會(huì)阻礙物料的物流,進(jìn)而會(huì)影響到物料的質(zhì)量。由于立筒倉內(nèi)部是一種具有非結(jié)構(gòu)特征的封閉儲(chǔ)藏環(huán)境,清理板結(jié)的物料時(shí)具有高度危險(xiǎn)性,所以本課題擬采用機(jī)器人清理板結(jié)在立筒倉側(cè)壁上的物料。本課題通過對立筒倉構(gòu)造及其特點(diǎn)的研究,使用吊索懸掛機(jī)器人的方式由立筒倉上方的進(jìn)料口垂直放入。清理過程中,機(jī)器人既要在重力和吊索作用下垂直移動(dòng),也需要在吊索牽引下沿著圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng),并通過安裝在可伸縮操作臂上的清理執(zhí)行器將板結(jié)物料從側(cè)壁上剝離。由于本文所設(shè)計(jì)的立筒倉清理機(jī)器人構(gòu)造較為復(fù)雜,需要多體動(dòng)力學(xué)知識建立其精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型。ADAMS是一款將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的機(jī)理應(yīng)用于多體動(dòng)力學(xué)機(jī)械系統(tǒng)的建模的設(shè)計(jì)分析軟件。論文中采用ADAMS與MATLAB/SIMULINK配合,對系統(tǒng)的各種控制方案進(jìn)行仿真運(yùn)算。在ADAMS中,采用了Solids模塊構(gòu)建了包括懸吊臂、操作臂和吊索等具有變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),并通過對比計(jì)算確定了滿足計(jì)算準(zhǔn)確性和效率要求的吊索有限段模型。由于清理機(jī)器人采用吊索進(jìn)行懸吊控制,針對運(yùn)動(dòng)過程中具有非線性和欠驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式的特點(diǎn),對其控制方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在控制方法的使用上,本文以經(jīng)典PID控制為基礎(chǔ)首先驗(yàn)證該機(jī)器人模型的可控性和采用懸吊方式進(jìn)行清掃的可行性;其次,根據(jù)在分析計(jì)算中發(fā)現(xiàn)的PID參數(shù)無法調(diào)節(jié)的問題,在經(jīng)典PID控制的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了變論域自整定模糊PI控制法。針對機(jī)器人非線性欠驅(qū)動(dòng)控制的特點(diǎn),從仿真結(jié)果出發(fā)分析對比了不同控制方法對清理機(jī)器人模型的控制效果,通過對系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人工作時(shí)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)控制,并給出相應(yīng)結(jié)論。本文的研究成果對于采用柔性驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)具有一定的參考意義。
[Abstract]:Vertical silo is an ideal facility for storing grain and other bulk materials for a long time. It not only has good mechanical automation, convenient and efficient access, but also has no contact with the ground and will not be disturbed by surface temperature.After long term use of silos, due to the difference of internal and external temperature and the influence of microorganism, there will be a certain amount of materials on the side wall, which can not flow to the bottom under the action of gravity, which will not only hinder the material flow, but also affect the quality of the material.Because the silo interior is a closed storage environment with unstructured characteristics, it is highly dangerous to clean up the materials of board junction, so this subject intends to use robot to clean up the materials on the side wall of vertical silo.Based on the research of the structure and characteristics of the opposite silo, the hoisting robot is used to put the feed port vertically over the silo.In the process of cleaning, the robot not only moves vertically under the action of gravity and sling, but also rotates along the circumference direction under the traction of the sling, and strips the plate material from the side wall through the cleaning actuator mounted on the telescopic manipulator.Because the structure of the vertical silo cleaning robot designed in this paper is more complicated,It is necessary to establish a precise mathematical structure model of multi-body dynamics. Adams is a design and analysis software which applies the mechanism of system dynamics to the modeling of multi-body dynamics mechanical system.In this paper, ADAMS and MATLAB/SIMULINK are used to simulate various control schemes of the system.In ADAMS, the dynamic system of robot with variable topology, including cantilever, operating arm and sling, is constructed by using Solids module, and the finite segment model of sling which meets the requirements of accuracy and efficiency is determined by comparing calculation.In view of the characteristics of nonlinear and underactuated motion mode in the process of motion, the control method of the cleaning robot is studied systematically because of the suspension control by slings.On the basis of classical PID control, this paper first verifies the controllability of the robot model and the feasibility of using suspension method to clean the robot. Secondly, according to the problems found in the analysis and calculation, the PID parameters can not be adjusted.Based on the classical PID control, a variable domain self tuning fuzzy Pi control method is designed.According to the characteristics of robot nonlinear underactuation control, the control effect of different control methods on cleaning robot model is analyzed and compared from the simulation results, and the system parameters are optimized.Finally, the rotation control of the robot is realized, and the corresponding conclusions are given.The research results of this paper have certain reference significance for the control system with flexible drive.
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1772493