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(dòng)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(shí)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(duì)象,并對(duì)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(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi):(1)基于機(jī)構(gòu)學(xué)原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,對(duì)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(shí)體模型,并利用空間自由度公式計(jì)算其自由度,同時(shí)通過(guò)運(yùn)動(dòng)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(dòng)學(xué)的逆解模型對(duì)機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行分析求解。(2)通過(guò)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(duì)機(jī)構(gòu)的模型進(jìn)行優(yōu)化,然后利用兩個(gè)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(guò)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(guò)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(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),采用微分的方法對(duì)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(shí)推導(dǎo)出梯形、指數(shù)型和S型這三種速度曲線的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并通過(guò)PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)S型速度曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從而驗(yàn)證S型加減速曲線控制模式下,機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)、停止和加減速的運(yùn)行過(guò)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(shí)驗(yàn)平臺(tái),包括運(yùn)動(dòng)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(guò)搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試,然后再對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行軌跡運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH112;TP273

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本文編號(hào)：2817974