并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由多條并行鏈組成的一種閉環(huán)系統(tǒng),因其相比于串聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較大的剛度、較強(qiáng)的承載能力、較高的精度、較快的響應(yīng)速度、較好的運(yùn)動性能等許多優(yōu)點(diǎn),從而使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。其中控制系統(tǒng)是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的核心環(huán)節(jié),同時也決定了并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)劣程度。本文以3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為研究對象,并對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的分析和研究。論文主要從以下幾個方面的內(nèi)容進(jìn)行展開:(1)基于機(jī)構(gòu)學(xué)原理和運(yùn)動學(xué)原理,對并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)分析,利用三維軟件Solidworks構(gòu)建3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維實體模型,并利用空間自由度公式計算其自由度,同時通過運(yùn)動學(xué)分析推導(dǎo)了3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置逆解模型和位置正解模型,最后利用運(yùn)動學(xué)的逆解模型對機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行分析求解。(2)通過Matlab和Solidwork構(gòu)建3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的模型,首先是對機(jī)構(gòu)的模型進(jìn)行優(yōu)化,然后利用兩個軟件的接口轉(zhuǎn)換構(gòu)建3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的SimMechanics模型,并通過Simulink分別建立了基于傳統(tǒng)PID控制模型和基于模糊PID控制模型,通過仿真結(jié)果比較兩種控制方案在響應(yīng)速度和軌跡跟蹤的誤差大小等方面品質(zhì)的優(yōu)劣。(3)針對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),采用微分的方法對梯形曲線加減速、指數(shù)型曲線加減速和S型曲線加減速的速度曲線進(jìn)行分析,同時推導(dǎo)出梯形、指數(shù)型和S型這三種速度曲線的運(yùn)動規(guī)律,并通過PMAC運(yùn)動控制卡對S型速度曲線進(jìn)行實驗,從而驗證S型加減速曲線控制模式下,機(jī)構(gòu)在啟動、停止和加減速的運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性。(4)搭建3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的實驗平臺,包括運(yùn)動控制單元、伺服單元、安全單元的安裝及其硬件參數(shù)的配置,最后通過搭建的實驗平臺先進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試,然后再對該系統(tǒng)進(jìn)行軌跡運(yùn)動實驗。
【學(xué)位單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH112;TP273

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本文編號：2817974