三自由度輕型并聯(lián)機(jī)械手控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量都得到了極大提高，人們的物質(zhì)需求也在不斷增長(zhǎng)，對(duì)機(jī)器人技術(shù)提出了更復(fù)雜的要求。其中少自由度并聯(lián)機(jī)械手因具有剛度大、精度高、無累計(jì)誤差等優(yōu)點(diǎn)，在食品、藥品和電子等行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，具有很大的研究?jī)r(jià)值。本文以三自由度Delta并聯(lián)機(jī)械手為研究對(duì)象，主要針對(duì)基于動(dòng)力學(xué)的控制算法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。
　　首先介紹了Delta并聯(lián)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)，研究了機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程與簡(jiǎn)化逆動(dòng)力學(xué)方程。并分別利用

2、Matlab與Solidworks/Motion仿真，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)準(zhǔn)確性。利用Matlab/Simulink、Simmechanics分別建模仿真驗(yàn)證系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)逆解準(zhǔn)確性。重點(diǎn)研究基于動(dòng)力學(xué)的控制策略，在Simulink中設(shè)計(jì)控制器，在Simmechanics中搭建機(jī)械手物理模型，進(jìn)行軟件聯(lián)合仿真分析。首先分析了計(jì)算力矩法的控制律與穩(wěn)態(tài)誤差，針對(duì)計(jì)算力矩法中PD參數(shù)難以確定、跟蹤效果不理想等問題，設(shè)計(jì)模糊控制器，提出模糊自整定解耦控制策略

3、，優(yōu)化了控制參數(shù)，改善了跟蹤效果。針對(duì)簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)方程所帶來的被控對(duì)象具有不確定性以及存在外界環(huán)境隨機(jī)擾動(dòng)等問題，提出用徑向基（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近模型的不確定性，設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制策略，并設(shè)計(jì)Lyapunov函數(shù)證明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。之后加入外部環(huán)境擾動(dòng)，仿真對(duì)比三種控制算法跟蹤期望軌跡的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果表明，三種算法在無外部擾動(dòng)情況下都可以很好的完成給定軌跡跟蹤任務(wù)。在加入干擾后，計(jì)算力矩法穩(wěn)態(tài)誤差明顯增大，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟

4、蹤效果最優(yōu)但運(yùn)算量偏大，模糊解耦控制效果次優(yōu)但運(yùn)算量較小。
　　最后進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)，搭建機(jī)械手試驗(yàn)平臺(tái)。利用TwinCAT3與C++、Simulink等共同完成機(jī)械手的控制程序，其中控制算法主要在C++中實(shí)現(xiàn)。對(duì)計(jì)算力矩和模糊解耦算法進(jìn)行軌跡跟蹤試驗(yàn)，結(jié)果表明模糊解耦算法跟蹤精度更高，穩(wěn)態(tài)誤差較小，能夠較好的完成軌跡跟蹤。同時(shí)表明控制系統(tǒng)可靠有效，能夠處理較為繁重的算法計(jì)算任務(wù)，給并聯(lián)機(jī)械手優(yōu)化算法實(shí)用化提供了一種解