本文關(guān)鍵詞：三平動并聯(lián)遙操縱機械手的控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 遙操縱 并聯(lián)機構(gòu) 力覺反饋 位置空間 模糊PID

【摘要】：基于力覺臨場感的雙向伺服控制系統(tǒng)是主-從機器人遙操縱系統(tǒng)的核心部分,如何將遙操縱系統(tǒng)中從手端位置和力信息正確的反饋到主端控制器,并通過合理的控制器算法以保證雙向伺服系統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性以及動、靜態(tài)性能是遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)的重要課題。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“遙操縱多自由度電液伺服機械手力反饋控制策略”(項目編號:50975118),針對新型三自由度并聯(lián)平動機械手,提出基于位置約束空間的新型雙向伺服控制策略。針對六自由度并聯(lián)機構(gòu)位置正解解算困難、運動空間小、標定困難以及動平臺的位置與方向強耦合等缺點,設(shè)計了三自由度平動并聯(lián)機構(gòu),使用D-H法推導(dǎo)其運動學(xué)正、逆解方程以及拉格朗日法動力學(xué)公式,研究了其工作空間和奇異性問題。針對傳統(tǒng)雙向伺服控制策略不能準確反映從端反饋力的問題,在傳統(tǒng)位差-力差力反饋控制策略的基礎(chǔ)上,提出基于位置空間的控制策略,以增益矩陣代替數(shù)值增益,對反饋力的大小和方向進行優(yōu)化。討論了機械手在結(jié)構(gòu)約束和障礙物約束兩種情況下位置空間矩陣的建立方法。以本文的三自由度并聯(lián)平動機械手為例推導(dǎo)位置空間的一般建立方法。對于機械手的運動控制器設(shè)計,本文使用基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID算法的控制器,在傳統(tǒng)PID控制的基礎(chǔ)上,使用模糊控制規(guī)則對其參數(shù)進行整定,極大的改善了系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性。通過Simulink對三平動并聯(lián)機構(gòu)進行建模,建立主從結(jié)構(gòu)伺服系統(tǒng)模型,對傳統(tǒng)力差-位差型控制策略和基于位置空間的控制策略的控制效果進行比較。仿真結(jié)果表明,基于位置空間的雙向伺服控制策略,從手能夠更加準確的反應(yīng)從端的干涉力的大小和方向,使系統(tǒng)具備更加真實的力覺臨場感。
【關(guān)鍵詞】：遙操縱 并聯(lián)機構(gòu) 力覺反饋 位置空間 模糊PID
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 遙操縱機器人與雙向伺服控制系統(tǒng)9-11
• 1.1.1 遙操縱機器人技術(shù)概述9-10
• 1.1.2 臨場感技術(shù)10-11
• 1.2 并聯(lián)機構(gòu)及其控制方法概述11-17
• 1.2.1 并聯(lián)機構(gòu)發(fā)展概述12-14
• 1.2.2 并聯(lián)機構(gòu)的分類與應(yīng)用14-16
• 1.2.3 并聯(lián)機構(gòu)控制器設(shè)計概述16-17
• 1.3 主-從雙向伺服系統(tǒng)控制策略分析17-21
• 1.3.1 四通道控制結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3.2 三通道控制結(jié)構(gòu)18-19
• 1.3.3 二通道控制結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 三自由度并聯(lián)平動結(jié)構(gòu)機械手的分析與研究23-35
• 2.1 三自由度并聯(lián)平動結(jié)構(gòu)運動學(xué)分析24-29
• 2.2 三平動并聯(lián)機構(gòu)的工作空間和奇異性分析29-31
• 2.3 三自由度并聯(lián)平動機構(gòu)的動力學(xué)分析31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)的組35-49
• 3.1 交流感應(yīng)同步電機35-40
• 3.1.1 永磁同步電機概述36
• 3.1.2 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型36-40
• 3.2 永磁同步電機全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)40-45
• 3.2.1 基于DSP的交流永磁電機伺服控制器40-41
• 3.2.2 交流永磁電機伺服控制系統(tǒng)的控制方法41-42
• 3.2.3 永磁同步電機系統(tǒng)的建模與仿真42-45
• 3.3 力傳感器信號采樣調(diào)理電路設(shè)計45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 基于位置空間的雙向伺服系統(tǒng)的控制策略49-67
• 4.1 基于位置空間的新型控制策略49-56
• 4.1.1 位置空間理論研究的必要性49-53
• 4.1.2 位置空間理論的理論基礎(chǔ)53-56
• 4.2 位置空間理論的一般建立方法推導(dǎo)56-63
• 4.3 新型雙向伺服控制策略的穩(wěn)定性研究63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第5章 基于模糊邏輯PID的控制器設(shè)計67-77
• 5.1 PID控制原理67-68
• 5.2 基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID控制器結(jié)構(gòu)68-72
• 5.2.1 模糊化69
• 5.2.2 建立模糊控制規(guī)則69-72
• 5.2.3 去模糊化72
• 5.3 基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID控制器的仿真72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第6章 遙操縱雙向伺服系統(tǒng)的建模與仿真77-85
• 6.1 三自由度并聯(lián)平動機械臂的機械結(jié)構(gòu)建模77-78
• 6.2 遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)模型的建立與仿真78-83
• 6.2.1 從手無干涉狀態(tài)下仿真79-81
• 6.2.2 從手受干涉狀態(tài)下仿真81-83
• 6.3 本章小結(jié)83-85
• 第7章 總結(jié)與展望85-87
• 7.1 論文成果總結(jié)85
• 7.2 工作展望85-87
• 致謝87-89
• 參考文獻89-91

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