本文關(guān)鍵詞：三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與控制系統(tǒng)研發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文主要針對(duì)一種三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),同時(shí)結(jié)合課題組對(duì)汽車柔性生產(chǎn)線上白車身輸送定位平臺(tái)的應(yīng)用研究,以三平動(dòng)3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為白車身輸送平臺(tái)定位平臺(tái)的定位機(jī)構(gòu)。文中圍繞該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一系列研究,完成了3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、工作空間分析、動(dòng)力學(xué)建模、SimMechanics建模,并根據(jù)輸送定位平臺(tái)對(duì)控制系統(tǒng)精確與快速性等特性的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了控制算法并建立控制系統(tǒng)模型。首先根據(jù)該并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)與特點(diǎn),基于D-H法與幾何法分別建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,求解了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣。根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虎克鉸與移動(dòng)副的約束條件,通過(guò)MATLAB軟件編程求解了機(jī)構(gòu)的工作空間范圍,并繪制出3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間三維圖。然后根據(jù)第二類拉格朗日法,通過(guò)求解機(jī)構(gòu)上平臺(tái)與支鏈的動(dòng)能和勢(shì)能并同時(shí)考慮支鏈的移動(dòng)副摩擦誤差,建立動(dòng)力學(xué)方程的顯式標(biāo)準(zhǔn)式,使用規(guī)劃的軌跡進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真得到了三個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的力矩曲線。本文使用三種不同的控制方案對(duì)該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真,利用MATLAB的SimMechanics工具箱得到的3-UPU的模型作為控制系統(tǒng)的仿真對(duì)象。采用經(jīng)典PID控制、魯棒PI控制和基于改進(jìn)遺傳算法的魯棒PI控制算法建立SIMULINK模型,得到在不同控制方案下控制軌跡跟蹤曲線、速度跟蹤曲線、誤差曲線等。最后綜合考慮白車身定位平臺(tái)的控制要求,選擇伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸作為3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)單元,選擇美國(guó)泰道公司的四軸工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器作為下位機(jī),使用PC機(jī)作為并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)上位機(jī)的控制系統(tǒng)硬件方案。本文提出的三種針對(duì)白車身輸送平臺(tái)的3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng),通過(guò)SIMULINK仿真表明:使用基于改進(jìn)的遺傳算法魯棒PI控制方案能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)快速準(zhǔn)確的軌跡跟蹤,而且抗干擾性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn),優(yōu)于其它兩種方案。
【關(guān)鍵詞】：白車身輸送定位平臺(tái) 3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu) 極限邊界搜索法 第二類拉格朗日動(dòng)力學(xué)模型 改進(jìn)遺傳算法 魯棒PI控制
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 并聯(lián)機(jī)器人的發(fā)展概述10-14
• 1.3 機(jī)器人在汽車行業(yè)中的應(yīng)用14-16
• 1.4 并聯(lián)機(jī)器人控制研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 研究目的與研究意義18
• 1.5.1 課題研究目的18
• 1.5.2 課題研究意義18
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與工作空間分析20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模20-26
• 2.2.1 3-UPU并聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介20-21
• 2.2.2 3-UPU并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模21-26
• 2.3 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析26-33
• 2.3.1 機(jī)器人工作空間26
• 2.3.2 極限邊界搜索法工作空間分析26-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析與軌跡規(guī)劃34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型34-39
• 3.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的速度、加速度關(guān)系34-37
• 3.2.2 Lagrange動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)37-38
• 3.2.3 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的基本性質(zhì)38-39
• 3.3 基于第二類拉格朗日法建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型39-44
• 3.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)能39-41
• 3.3.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的勢(shì)能41-43
• 3.3.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)顯式標(biāo)準(zhǔn)式43-44
• 3.4 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃44-45
• 3.5 算例分析45-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-72
• 4.1 引言49
• 4.2 基于SimMechanics工具箱的三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人建模49-58
• 4.2.1 MATLAB的SimMechanics工具箱及插件的安裝與使用49-53
• 4.2.2 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的SimMechanics模型53-58
• 4.3 基于傳統(tǒng)控制方案的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真58-60
• 4.4 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人先進(jìn)控制算法設(shè)計(jì)60-66
• 4.4.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的摩擦模型61-62
• 4.4.2 穩(wěn)定性理論62-63
• 4.4.3 機(jī)器人魯棒PI控制63-64
• 4.4.4 穩(wěn)定性分析64
• 4.4.5 機(jī)器人遺傳算法64-66
• 4.5 基于動(dòng)力學(xué)方程的MATLAB仿真66-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第5章 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)72-81
• 5.1 引言72-73
• 5.2 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)電動(dòng)杠選型73-78
• 5.2.1 滾珠絲杠與伺服電機(jī)選型73-76
• 5.2.2 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型76-78
• 5.3 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制器選型78-80
• 5.3.1 工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器概述78-79
• 5.3.2 泰道IMAC400運(yùn)動(dòng)控制器79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 作者簡(jiǎn)介89
• 攻讀碩士期間研究成果89-90

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張少芳;徐曉昭;;基于多元Taylor法的并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2015年06期

2 包達(dá)飛;湯文成;董亮;;帶摩擦補(bǔ)償?shù)臐L珠絲杠副進(jìn)給系統(tǒng)自適應(yīng)滑�？刂芠J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

3 丁純;李君揚(yáng);;德國(guó)“工業(yè)4.0”:內(nèi)容、動(dòng)因與前景及其啟示[J];德國(guó)研究;2014年04期

4 于暉;;工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[J];湖南農(nóng)機(jī);2014年06期

5 晏祖根;王瑞澤;孫智慧;莫文超;范振鐸;;四自由度并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J];包裝與食品機(jī)械;2014年02期

6 葉芳林;胡俊峰;;基于SimMechanics的高速3-RRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與控制[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2013年02期

7 胡盛斌;陸敏恂;;多關(guān)節(jié)機(jī)器人反饋線性化雙模糊滑�？刂芠J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2013年01期

8 李保豐;孫漢旭;賈慶軒;陳鋼;;基于蒙特卡洛法的空間機(jī)器人工作空間計(jì)算[J];航天器工程;2011年04期

9 洪超;吳洪濤;;Tripod并聯(lián)定位器剛度分析及其在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用[J];應(yīng)用科技;2011年06期

10 趙東亞;鄒濤;;并聯(lián)機(jī)器人控制方法研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2010年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孟飛;;極限邊界搜索實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 于洪健;基于并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的汽車薄板件柔性裝配夾具研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周昊;電動(dòng)缸位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2014年

2 高曉雪;3-PPR平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能研究[D];中北大學(xué);2014年

3 袁會(huì)長(zhǎng);并聯(lián)構(gòu)型白車身輸送定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D];河北工程大學(xué);2014年

4 原煥林;搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2014年

5 張莉婷;3-UPU/UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度求解與優(yōu)化[D];河北工程大學(xué);2013年

6 王世鵬;基于IMAC400C的伺服系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

7 賀靜;6PUS-UPS并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2010年

8 李霄霄;3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)誤差影響敏感度研究[D];北京交通大學(xué);2010年

9 鮑純鋼;并聯(lián)柔性?shī)A具機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

10 張丹;含摩擦環(huán)節(jié)伺服系統(tǒng)的補(bǔ)償控制[D];西安電子科技大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與控制系統(tǒng)研發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：414268