一種三自由度索并聯(lián)機構的分析與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、索并聯(lián)機構具有結構簡單、工作空間大、運動速度快、負載大等優(yōu)點,在工程應用中受到越來越多的重視,具有很高的研究和開發(fā)價值。高空攝像機器人是目前最先進的攝像設備,能夠拍攝出更加立體、視角獨特、更具臨場感的視頻效果。本文結合高空攝像機器人的開發(fā)需求,以一種三自由度索并聯(lián)機構為研究對象,重點研究了機構的懸鏈線模型、索力優(yōu)化、工作空間、靜剛度及控制策略,并對控制系統(tǒng)的軟硬件進行了設計和開發(fā)。主要研究內(nèi)容如下:
　　以三自由度索并聯(lián)機構為研究

2、對象,考慮柔索的自身重力,建立了單索懸鏈線模型,對單索虛牽問題進行了深入研究,給出了虛牽的判別方法。建立了機構的整體數(shù)學模型,針對索力求解不唯一問題,通過考慮柔索限制懸垂的方法對柔索的索力進行了優(yōu)化求解,仿真驗證采用考慮限制懸垂對索力進行優(yōu)化有效可行,進而有效求出隨動平臺位姿變化繩索的索長變化值。對機構的工作空間進行了分析,給出了具有拉力條件的可控工作空間,并針對結構因素對工作空間的影響進行了分析,為索并聯(lián)機構的尺寸設計提供依據(jù)。分析了

3、機構的靜剛度分布,給出了工作空間內(nèi)的靜剛度分布情況,通過仿真驗證機構能夠滿足使用要求。
　　針對三自由度索并聯(lián)機構的控制,本文從兩個方面進行了研究,首先建立起了單支鏈被控對象模型,針對現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不足,對位置環(huán)控制器進行改進,仿真驗證提高了系統(tǒng)的響應性能。針對索并聯(lián)機構的冗余、非線性、滯后性、易受外界干擾等特點,提出了采用模糊控制與PID控制相結合的控制策略,對PID參數(shù)進行實時在線整定,有效的提高了系統(tǒng)的控制性能。