新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)結(jié)合擾動觀測器的滑模控制.pdf

1、現(xiàn)代化汽車制造中，汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)貫穿于汽車涂裝生產(chǎn)線的全過程。傳統(tǒng)的懸掛式輸送系統(tǒng)存在車身易受污染，頂蓋及空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)的空氣排不盡等問題；擺桿鏈輸送機解決了車身污染的問題，但無法根除車頂空氣包；國際先進的RoDip輸送機和多功能穿梭機等都是懸臂梁結(jié)構(gòu)，承受重載荷、大載荷的能力較差，柔性化水平不高。本課題組基于混聯(lián)機構(gòu)研制了一種新型汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)。
　　混聯(lián)機構(gòu)是一個具有多變量、高度非線性與耦合性的被控對象，已有的基于動力

2、學(xué)模型控制方法的控制效果依賴于混聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)模型的準確性?；炻?lián)機構(gòu)的閉鏈結(jié)構(gòu)和運動學(xué)約束使其動力學(xué)模型較為復(fù)雜，另外，實際工程系統(tǒng)中由物理參數(shù)測量誤差引起的參數(shù)不確定性、模型誤差以及系統(tǒng)存在的摩擦力和外部未知擾動，使得難以建立準確的動力學(xué)模型，因此傳統(tǒng)的PID控制無法滿足混聯(lián)機構(gòu)的高性能跟蹤控制?；？刂朴捎诰哂许憫?yīng)快速、對外界擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、無需系統(tǒng)在線辯識、物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，因而具有良好的適應(yīng)性和魯棒性，適用于混聯(lián)機構(gòu)的

3、控制。然而，當參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動變化較大時，過高的開關(guān)增益將引起系統(tǒng)較大的抖振，從而磨損物理系統(tǒng)。為了克服滑模控制的上述問題，并使系統(tǒng)獲得更好的控制性能、更強的魯棒性，針對存在參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動的新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)，本文提出了一種將滑模控制與擾動觀測器相結(jié)合的控制方法。
　　本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送設(shè)備的發(fā)展，以及混聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀；其次針對新型混聯(lián)式汽車電泳涂

4、裝輸送機構(gòu)建立運動學(xué)逆解模型、運動學(xué)正解模型、雅可比矩陣，并對輸送機構(gòu)的位置逆解進行MATLAB仿真，驗證運動學(xué)分析的正確性；接著采用拉格朗日法建立輸送機構(gòu)的動力學(xué)模型，并對所建立模型進行仿真分析，驗證所建立模型的可靠性；考慮輸送機構(gòu)在實際控制中存在參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動，為消除其對系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響，提高機構(gòu)的控制性能，提出了一種結(jié)合擾動觀測器的滑模控制策略。根據(jù)該機構(gòu)的控制要求，設(shè)計滑?？刂破鳎⒃O(shè)計非線性擾動

5、觀測器對系統(tǒng)存在的參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動進行估計，把估計值作為擾動補償量。然后，運用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了所提出控制方法的穩(wěn)定性，并將所設(shè)計的控制方法與單純的滑?？刂七M行MATLAB仿真比較。仿真結(jié)果證明了本文所提出的結(jié)合擾動觀測器的滑?？刂品椒ú粌H使系統(tǒng)獲得更好的控制性能，更強的魯棒性，而且可削弱滑?？刂频亩墩瘢瑥亩鴮崿F(xiàn)對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機構(gòu)的高性能跟蹤控制；然后采用“PC+UMAC”的分布式