本文關(guān)鍵詞：混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)的計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)建及考慮執(zhí)行器飽和的控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)有汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)多為懸臂梁結(jié)構(gòu),承受重載荷、大載荷的能力較差,柔性化水平不高。本課題組在國家自然科學(xué)基金項目(51375210)的資助下,利用混聯(lián)機(jī)構(gòu)具有高剛度、高承載、動態(tài)特性好、易于實(shí)現(xiàn)多自由度、多模式運(yùn)動的特點(diǎn),研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強(qiáng)、柔性化水平高、車型適用范圍廣的新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)。針對本課題組所研制的混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu),在構(gòu)建其計算機(jī)控制系統(tǒng)時,考慮到混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)采用基于動力學(xué)模型的控制算法,對控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時控制能力要求較高,為此,本文研究采用“上位機(jī)(個人計算機(jī))+下位機(jī)(UMAC多軸運(yùn)動控制器)”的分布式控制方式構(gòu)建混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)。其中,上位機(jī)通過以太網(wǎng)與UMAC進(jìn)行通訊,完成系統(tǒng)初始化、參數(shù)管理、代碼編譯及機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控等任務(wù);下位機(jī)為UMAC多軸運(yùn)動控制器,完成插補(bǔ)運(yùn)算、多軸運(yùn)動控制等實(shí)時性任務(wù)。該控制方式既充分利用了上位機(jī)的輸入、顯示等功能,又發(fā)揮了UMAC穩(wěn)定性高、實(shí)時性強(qiáng)等特性。對于一個實(shí)際工程系統(tǒng),執(zhí)行器的輸出存在限幅,當(dāng)系統(tǒng)控制輸出量超出執(zhí)行器輸出的上下限時,執(zhí)行器就會發(fā)生輸出飽和現(xiàn)象。執(zhí)行器飽和特性的存在會降低系統(tǒng)的控制性能,因此針對執(zhí)行器存在飽和特性的問題,本文設(shè)計一種執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)以消除執(zhí)行器飽和特性對控制系統(tǒng)的影響。然后,將執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)與滑模控制相結(jié)合,針對混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計一種考慮執(zhí)行器飽和的滑�？刂破�,以實(shí)現(xiàn)混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)的高性能控制。本文的研究不僅具有一定的理論價值,而且具有一定的工程實(shí)用價值。本文主要研究內(nèi)容及成果包括:(1)針對新型混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu),研究采用“上位機(jī)(個人計算機(jī))+下位機(jī)(UMAC多軸運(yùn)動控制器)”的分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)建混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件平臺。(2)基于所構(gòu)建的硬件平臺,研究設(shè)計混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)軟件。(3)針對新型混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu),以被輸送汽車車身為負(fù)載,對輸送機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析,并求得該機(jī)構(gòu)的速度雅克比矩陣。然后,在運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上,研究采用拉格朗日法建立混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)在笛卡爾空間的動力學(xué)模型,并進(jìn)一步求得混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)在關(guān)節(jié)空間的動力學(xué)模型。最后,利用MATLAB軟件對所建立的運(yùn)動學(xué)模型、動力學(xué)模型分別進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果驗證了所建立運(yùn)動學(xué)模型和動力學(xué)模型的正確性。(4)針對因控制器輸出控制量過大而造成執(zhí)行器飽和的問題,設(shè)計一種執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng),以消除執(zhí)行器飽和特性對控制系統(tǒng)的影響;然后,將執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)與滑模控制相結(jié)合,針對混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計一種考慮執(zhí)行器飽和的滑�？刂破�;最后利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明采用考慮執(zhí)行器飽和的滑模控制器具有較好的跟蹤性能,且能有效解決實(shí)際工程系統(tǒng)中存在的執(zhí)行器飽和特性問題。(5)基于所構(gòu)建的混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗平臺,開展了混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制實(shí)驗。實(shí)驗結(jié)果進(jìn)一步驗證了本文所設(shè)計考慮執(zhí)行器飽和的滑�？刂破鞯恼_性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機(jī)構(gòu) 計算機(jī)控制系統(tǒng) UMAC 滑�？刂� 執(zhí)行器飽和
【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;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 汽車電泳涂裝輸送設(shè)備概述11-13
• 1.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)概述13-16
• 1.4 混聯(lián)機(jī)構(gòu)概述16-19
• 1.4.1 混聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 混聯(lián)機(jī)構(gòu)相關(guān)理論的研究18-19
• 1.5 考慮執(zhí)行器飽和的控制研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 本文的研究內(nèi)容、目的及意義20-22
• 1.6.1 本文的研究內(nèi)容20
• 1.6.2 本文的研究目的及意義20-22
• 第二章 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件關(guān)鍵部件選型23-29
• 2.3.1 上位機(jī)23-24
• 2.3.2 多軸運(yùn)動控制器UMAC24-26
• 2.3.3 伺服及位置檢測裝置26-29
• 2.4 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)電氣控制電路29-32
• 2.4.1 電氣控制柜電源引入29-30
• 2.4.2 啟動、停止按鈕電路設(shè)計30
• 2.4.3 緊急停止按鈕、伺服電機(jī)抱閘電路設(shè)計30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 下位機(jī)運(yùn)動控制程序開發(fā)33-38
• 3.2.1 運(yùn)動程序開發(fā)環(huán)境33-34
• 3.2.2 UMAC與上位機(jī)的連接34
• 3.2.3 UMAC變量設(shè)置34-35
• 3.2.4 電機(jī)參數(shù)整定35-37
• 3.2.5 UMAC指令系統(tǒng)37
• 3.2.6 下位機(jī)運(yùn)動控制程序37-38
• 3.3 上位機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)38-46
• 3.3.1 人機(jī)交互界面38-39
• 3.3.2 通訊模塊39-40
• 3.3.3 連接、斷開UMAC模塊40-41
• 3.3.4 程序下載模塊41
• 3.3.5 指令輸入模塊41-42
• 3.3.6 機(jī)構(gòu)急停、復(fù)位模塊42
• 3.3.7 手動微調(diào)模塊42-43
• 3.3.8 機(jī)構(gòu)實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模塊43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)描述47-48
• 4.3 輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析48-51
• 4.3.1 輸送機(jī)構(gòu)位置逆解48-50
• 4.3.2 輸送機(jī)構(gòu)雅克比矩陣50-51
• 4.4 電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)建模51-57
• 4.4.1 拉格朗日法原理51
• 4.4.2 笛卡爾空間的動力學(xué)模型51-56
• 4.4.3 關(guān)節(jié)空間的動力學(xué)模型56-57
• 4.5 仿真及結(jié)果分析57-60
• 4.5.1 輸送機(jī)構(gòu)期望運(yùn)動軌跡及運(yùn)動學(xué)仿真57-59
• 4.5.2 輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)考慮執(zhí)行器飽和的控制研究61-73
• 5.1 引言61
• 5.2 滑�？刂苹驹�61-63
• 5.3 考慮執(zhí)行器飽和的滑模控制器設(shè)計63-66
• 5.3.1 執(zhí)行器飽和補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計63-64
• 5.3.2 考慮執(zhí)行器飽和的滑�？刂坡稍O(shè)計64-65
• 5.3.3 穩(wěn)定性分析65-66
• 5.4 仿真試驗及結(jié)果分析66-68
• 5.5 混聯(lián)式輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制實(shí)驗研究68-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第六章 全文總結(jié)73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與成果79

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