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采用積分流形與觀測(cè)器的并聯(lián)機(jī)器人軌跡控制

發(fā)布時(shí)間:2018-03-29 03:04

  本文選題:并聯(lián)機(jī)器人 切入點(diǎn):積分流形 出處:《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2017年01期


【摘要】:針對(duì)含柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人在高速運(yùn)行時(shí)其末端存在彈性位移問(wèn)題,以3RRR并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象,提出一種基于積分流形與高增益觀測(cè)器的柔性并聯(lián)機(jī)器人軌跡跟蹤復(fù)合控制算法.基于剛度矩陣引入小參數(shù),將剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)為慢速與快速兩個(gè)子系統(tǒng).針對(duì)慢速子系統(tǒng),采用反演控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)末端剛體運(yùn)動(dòng)的跟蹤控制,同時(shí)為避免桿件彈性變形與振動(dòng)組成的彈性位移對(duì)機(jī)器人末端軌跡的影響,推導(dǎo)校正力矩,實(shí)現(xiàn)對(duì)彈性位移的補(bǔ)償.針對(duì)快速子系統(tǒng),采用滑模變結(jié)構(gòu)控制,保證流形成立.為避免對(duì)曲率變化率的直接測(cè)量,引入高增益觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行估計(jì).采用Lyapunov穩(wěn)定性原理證明系統(tǒng)整體穩(wěn)定性,并給出小參數(shù)上界.對(duì)提出的復(fù)合控制算法與奇異攝動(dòng)及基于剛體動(dòng)力學(xué)的反演控制算法進(jìn)行仿真,從機(jī)器人末端振動(dòng)抑制與軌跡跟蹤性能兩方面進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文所提算法的控制效果.
[Abstract]:Aiming at the problem of elastic displacement at the end of a parallel robot with flexible rods at high speed, the 3RRR parallel robot is taken as the research object. A hybrid trajectory tracking control algorithm for flexible parallel manipulators based on integral manifold and high gain observer is proposed. Small parameters are introduced based on stiffness matrix. The rigid-flexible coupling dynamic model is transformed into two subsystems: slow and fast. For the slow subsystem, inverse control is used to track and control the motion of the rigid body at the end. In order to avoid the effect of elastic displacement on the trajectory of the robot end caused by elastic deformation and vibration of the bar, the correction torque is derived to compensate the elastic displacement. The sliding mode variable structure control is used for the fast subsystem. In order to avoid the direct measurement of curvature change rate, a high gain observer is introduced to estimate the flow. The Lyapunov stability principle is used to prove the global stability of the system. Finally, the upper bound of small parameters is given. The simulation of the hybrid control algorithm, the singular perturbation algorithm and the inverse control algorithm based on rigid body dynamics is carried out, and the performance of vibration suppression and trajectory tracking at the end of the robot is compared. The control effect of the proposed algorithm is verified.
【作者單位】: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】:國(guó)家自然科學(xué)基金(51075086)
【分類(lèi)號(hào)】:TP242

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本文編號(hào):1679249

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