隨著全球經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的高精度控制,滿足多樣化的工藝精度需求,具有重要的科研和實(shí)際工程意義。3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂是一種非線性、強(qiáng)耦合的并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng),其并聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型更加復(fù)雜,控制難度更大。本文針對(duì)3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂的摩擦、死區(qū)補(bǔ)償和末端任務(wù)空間控制問(wèn)題,提出相應(yīng)的控制策略,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)械臂軌跡跟蹤控制。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,簡(jiǎn)化并聯(lián)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)模型,采用歐拉-拉格朗日方程建立并聯(lián)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型,為后續(xù)控制器設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。其次,針對(duì)并聯(lián)機(jī)械臂軌跡跟蹤控制中的動(dòng)態(tài)摩擦補(bǔ)償問(wèn)題。設(shè)計(jì)自適應(yīng)模糊滑�？刂破�,自適應(yīng)模糊系統(tǒng)實(shí)時(shí)估計(jì)動(dòng)態(tài)摩擦項(xiàng),提高并聯(lián)機(jī)械臂的支鏈跟蹤精度,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)械臂模型中動(dòng)態(tài)摩擦項(xiàng)的補(bǔ)償。采用Lyapunov分析方法,證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)機(jī)械臂各支鏈軌跡跟蹤控制。再次,基于并聯(lián)機(jī)械臂在支鏈力矩輸出死區(qū)情況下的軌跡跟蹤控制問(wèn)題。提出自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)積分型滑模控制算法,引入積分型切換函數(shù),減少外部擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差。對(duì)并聯(lián)機(jī)械臂滾珠絲杠、帶輪等執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在的死區(qū)非線性補(bǔ)償,設(shè)計(jì)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器,利用自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知項(xiàng)在線逼近,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)械臂各支鏈力矩輸出死區(qū)補(bǔ)償。通過(guò)設(shè)計(jì)Lyapunov函數(shù),分析閉環(huán)系統(tǒng)的收斂性,仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)控制器具有補(bǔ)償死區(qū)非線性的能力。最后,針對(duì)并聯(lián)機(jī)械臂末端在任務(wù)空間中的軌跡跟蹤控制問(wèn)題,設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)階終端滑�？刂破�。對(duì)于終端滑�？刂破鞔嬖诘亩墩瘳F(xiàn)象問(wèn)題,將具有隨時(shí)間衰減特性的分?jǐn)?shù)階算子引入到切換函數(shù)中,通過(guò)分?jǐn)?shù)階滑動(dòng)模態(tài)來(lái)消弱并聯(lián)機(jī)械臂的抖振,并保證并聯(lián)機(jī)械臂的狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)收斂到系統(tǒng)的平衡點(diǎn)。仿真數(shù)據(jù)結(jié)果表明,實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)機(jī)械臂末端在任務(wù)空間中的軌跡跟蹤控制。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP241
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 機(jī)械臂國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 機(jī)械臂軌跡跟蹤控制策略
    1.4 機(jī)械臂軌跡跟蹤控制中的關(guān)鍵問(wèn)題
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第2章 3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)
    2.3 3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.1 3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂系統(tǒng)總能量
        2.3.2 3-DOF并聯(lián)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于AFSMC的機(jī)械臂軌跡跟蹤控制
    3.1 引言
    3.2 摩擦力模型
        3.2.1 靜態(tài)摩擦力模型
        3.2.2 動(dòng)態(tài)摩擦力模型
    3.3 模糊補(bǔ)償動(dòng)態(tài)摩擦控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 含有動(dòng)態(tài)摩擦的機(jī)械臂模型
        3.3.2 自適應(yīng)模糊滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        3.3.3 穩(wěn)定性分析
    3.4 仿真研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于ANNSMC的機(jī)械臂軌跡跟蹤控制
    4.1 引言
    4.2 問(wèn)題描述
    4.3 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        4.3.1 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
        4.3.2 積分型滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
    4.4 基于死區(qū)特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)
        4.4.1 死區(qū)非線性特性分析
        4.4.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)
    4.5 仿真研究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于任務(wù)空間的并聯(lián)機(jī)械臂軌跡跟蹤控制
    5.1 引言
    5.2 問(wèn)題描述
    5.3 分?jǐn)?shù)階微積分原理
        5.3.1 分?jǐn)?shù)階微積分定義
        5.3.2 分?jǐn)?shù)階微積分性質(zhì)
    5.4 分?jǐn)?shù)階終端滑模軌跡跟蹤控制
        5.4.1 分?jǐn)?shù)階終端滑模控制器設(shè)計(jì)
        5.4.2 控制器穩(wěn)定性證明
        5.4.3 分?jǐn)?shù)階終端滑模仿真研究
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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