本文關(guān)鍵詞：一種三自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展,農(nóng)業(yè)自動化設(shè)備在緩解農(nóng)業(yè)勞動力不足、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保護(hù)勞動者安全等方面將發(fā)揮越來越重要的作用。在農(nóng)作物施藥、采摘、搬運(yùn)等作業(yè)中,自動化設(shè)備的使用率越來越高。農(nóng)業(yè)自動化設(shè)備中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其自動控制技術(shù)已成為數(shù)字化農(nóng)業(yè)的研究重點(diǎn)內(nèi)容之一。本文研制了一種混聯(lián)機(jī)構(gòu)樣機(jī),研究了機(jī)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)、運(yùn)動學(xué)分析、運(yùn)動控制技術(shù)等方面內(nèi)容,旨在為混聯(lián)機(jī)構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用提供有效的理論和技術(shù)解決方案。 研究的主要工作如下： (1)研究混聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型方式,根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何特征,建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)模型,運(yùn)用幾何解析法得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型的正解和逆解。 (2)分別通過幾何法和解析法對機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行研究,求解該混聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間邊界的表達(dá)式,分析并確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動空間范圍。通過Adams軟件對工作空間進(jìn)行仿真分析,與運(yùn)動學(xué)正解模型計(jì)算的工作空間范圍進(jìn)行比較,驗(yàn)證運(yùn)動學(xué)模型的正確性。分析及計(jì)算結(jié)果表明,該機(jī)構(gòu)具有相對較大且連續(xù)的工作空間。 (3)對機(jī)構(gòu)的奇異性進(jìn)行研究,采取對串、并聯(lián)兩部分的奇異性單獨(dú)研究的方法,與直接用機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣算法相比,大大簡化了奇異性判別的算法。研究結(jié)果表明,該混聯(lián)機(jī)構(gòu)在工作空間范圍內(nèi)無奇異點(diǎn)。 (4)在機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,確定機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)并對各構(gòu)件進(jìn)行選型和設(shè)計(jì),研制機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)樣機(jī),并設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)DSP控制器與直流伺服電機(jī)驅(qū)動器之間的CAN通訊協(xié)議,提高了控制系統(tǒng)的綜合控制性能,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 (5)研究笛卡爾空間的直線軌跡規(guī)劃算法和圓弧軌跡規(guī)劃算法,以及軌跡規(guī)劃的加減速控制算法,設(shè)計(jì)實(shí)時控制程序,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動學(xué)逆解求解、插補(bǔ)計(jì)算和控制信號生成等功能,并通過試驗(yàn)證明運(yùn)動控制算法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動學(xué) 工作空間 軌跡規(guī)劃 CAN總線
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀10-14
• 1.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 研究目標(biāo)和主要內(nèi)容18-19
• 第二章 三自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動學(xué)分析19-47
• 2.1 引言19
• 2.2 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-21
• 2.3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析21-37
• 2.4 機(jī)構(gòu)的仿真分析37-46
• 2.5 小結(jié)46-47
• 第三章 混聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)47-63
• 3.1 引言47
• 3.2 機(jī)構(gòu)樣機(jī)研制47-50
• 3.3 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)50
• 3.4 運(yùn)動控制處理器的選型50-51
• 3.5 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信51-52
• 3.6 CANopen通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)52-59
• 3.7 電動缸運(yùn)動控制59-62
• 3.8 小結(jié)62-63
• 第四章 混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃63-70
• 4.3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度控制70-72
• 4.4 機(jī)構(gòu)的位置控制72-73
• 4.5 機(jī)構(gòu)的軌跡控制73-76
• 4.6 機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制器軟件開發(fā)76-77
• 4.7 機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃試驗(yàn)77-80
• 4.8 小結(jié)80-81
• 第五章 結(jié)論與展望81-83
• 5.1 結(jié)論81
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)81-82
• 5.3 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88-89
• 作者簡介89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：664047