本文關(guān)鍵詞：新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)的機電耦合動力學(xué)建模及控制研究

  更多相關(guān)文章： 混聯(lián)機構(gòu) 動力學(xué)模型 機電耦合 趨近律控制 ADAMS UMAC

【摘要】：在汽車車身的涂裝過程中,機械化輸送系統(tǒng)是電泳涂裝輸送生產(chǎn)線的大動脈,貫穿于電泳涂裝輸送生產(chǎn)線的全過程。目前用于連續(xù)式生產(chǎn)的汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)如RoDip輸送機和多功能穿梭機均采用懸臂梁結(jié)構(gòu),難以承受重載荷與大載荷,且柔性化水平較低。本課題組在國家自然科學(xué)基金項目(51375210)資助下,與清華大學(xué)合作,從汽車電泳涂裝輸送設(shè)備的基礎(chǔ)機構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新及相關(guān)控制理論著手,研制一種結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強、車型適用性廣、柔性化水平高的新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)。本文以新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)為研究對象,著重研究新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)的機電耦合動力學(xué)建模及控制。本課題組之前的研究多集中在機構(gòu)部分,未從建模角度直接考慮驅(qū)動電機的耦合作用,但機電耦合的存在對新型輸送機構(gòu)的控制性能有較大影響,為此,本文將同時考慮輸送機構(gòu)的動力學(xué)特性和交流伺服電機的作用,研究建立新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)機電耦合動力學(xué)模型。另外,考慮到滑模變結(jié)構(gòu)控制具有對外界干擾及系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、能進行快速響應(yīng)、不需要在線進行參數(shù)辨識等優(yōu)點,可有效解決具有不確定性的混聯(lián)機構(gòu)的控制問題。但滑模面的存在條件保證了系統(tǒng)在任意的初始位置能夠在有限時間內(nèi)到達滑模面,卻不能反映出運動點到達滑模面的具體軌跡。為此,本文針對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)研究設(shè)計一種基于機電耦合動力學(xué)模型的趨近律滑�？刂破�。為了驗證所設(shè)計控制器的可行性,本文基于ADAMS虛擬樣機模型得到在趨近律滑�？刂谱饔孟聶C構(gòu)末端(連接桿中點)位姿各分量的運動軌跡,并與在趨近律滑�？刂谱饔孟吕肕ATLAB仿真得到的運動軌跡進行比較。本文的研究為實現(xiàn)新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)在汽車涂裝工業(yè)中的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送設(shè)備、混聯(lián)機構(gòu)和動力學(xué)建模方法的研究概況;接著針對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)進行運動學(xué)分析,并利用MATLAB軟件進行仿真,仿真結(jié)果驗證了所建立運動學(xué)模型的正確性;然后,采用Lagrange法推導(dǎo)建立了新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)的動力學(xué)模型,另外,考慮到驅(qū)動電機性能對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)的運行有著重要影響,建立了新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)機電耦合動力學(xué)模型,并利用MATLAB軟件對機構(gòu)的機電耦合動力學(xué)模型進行了仿真,仿真結(jié)果驗證了所建立模型的可靠性及考慮機電耦合的必要性;其次,在新型輸送機構(gòu)機電耦合動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,為獲得更好的控制性能,解決具有不確定性的混聯(lián)機構(gòu)的控制問題,研究設(shè)計了一種基于機電耦合動力學(xué)模型的趨近律滑模控制器,并運用MATLAB軟件進行了仿真,仿真結(jié)果表明基于機電耦合動力學(xué)模型的趨近律滑�？刂撇呗阅苁馆斔蜋C構(gòu)具有良好的控制性能;之后,利用ADAMS軟件對輸送機構(gòu)進行虛擬樣機建模及動力學(xué)仿真,驗證了針對輸送機構(gòu)所設(shè)計控制器的可行性;最后,研究采用“PC+UMAC”分布式控制方式完成輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計,并在硬件平臺上,以Visual C++為開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具,開發(fā)上位機軟件,以Pewin32Pro為開發(fā)工具,開發(fā)輸送機構(gòu)的運動控制程序。同時,在完成新型輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,構(gòu)建新型輸送機構(gòu)實驗平臺,并基于該實驗平臺完成新型輸送機構(gòu)運動控制實驗,從而進一步驗證了本文針對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)所設(shè)計的基于機電耦合動力學(xué)模型的趨近律滑�？刂破鞯恼_性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機構(gòu) 動力學(xué)模型 機電耦合 趨近律控制 ADAMS UMAC
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U468.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 汽車電泳涂裝輸送設(shè)備概述11-13
• 1.3 混聯(lián)機構(gòu)概述13-15
• 1.3.1 混聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 動力學(xué)建模方法概述15-16
• 1.5 運動控制策略概述16
• 1.6 本文的研究內(nèi)容、目的及意義16-18
• 1.6.1 本文的研究內(nèi)容16-17
• 1.6.2 本文的研究目的及意義17-18
• 1.7 本章小節(jié)18-19
• 第二章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)運動學(xué)分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)19-20
• 2.3 升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)位置分析20-24
• 2.3.1 升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)位置逆解20-22
• 2.3.2 升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)位置正解22-23
• 2.3.3 升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)雅克比矩陣23-24
• 2.4 升降翻轉(zhuǎn)機構(gòu)運動學(xué)仿真24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)機電耦合動力學(xué)建模28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 輸送機構(gòu)動力學(xué)建模28-34
• 3.2.1 拉格朗日法原理28-29
• 3.2.2 動力學(xué)方程29-34
• 3.3 機構(gòu)機電耦合動力學(xué)建模34-39
• 3.3.1 交流伺服電機動力學(xué)模型34-36
• 3.3.2 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)機電耦合動力學(xué)模型36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制研究40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 滑�？刂苹驹砑俺Ｒ�(guī)滑�？刂破鞯脑O(shè)計40-41
• 4.3 輸送機構(gòu)的趨近律滑�？刂破鞯脑O(shè)計41-43
• 4.4 趨近律滑�？刂破餍阅芊抡嬖囼炁c分析43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 基于ADAMS建立機構(gòu)虛擬樣機模型46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 ADAMS軟件簡介46-47
• 5.2.1 ADAMS軟件的特點46
• 5.2.2 ADAMS軟件的主要模塊46-47
• 5.3 ADAMS建立虛擬樣機模型47-50
• 5.3.1 虛擬樣機幾何模型的創(chuàng)建47-49
• 5.3.2 添加約束49-50
• 5.4 虛擬樣機模型的仿真試驗與分析50-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第六章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)構(gòu)建54-69
• 6.1 引言54
• 6.2 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計方案54-55
• 6.3 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計55-60
• 6.3.1 上位機開發(fā)平臺選型55
• 6.3.2 多軸運動控制卡(UMAC)及附卡選型55-57
• 6.3.3 伺服驅(qū)動系統(tǒng)57-58
• 6.3.4 位置檢測系統(tǒng)58-59
• 6.3.5 電氣控制電路59-60
• 6.4 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計60-66
• 6.4.1 下位機UMAC編程61-63
• 6.4.2 上位機與下位機之間的通訊63-65
• 6.4.3 人機交互界面的設(shè)計65-66
• 6.5 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)控制系統(tǒng)控制實驗66-68
• 6.6 本章小結(jié)68-69
• 第七章 全文總結(jié)69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與成果76

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本文編號：1013882