并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模及控制.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有高速、高精度、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，但工作空間相對(duì)較小，奇異位形復(fù)雜。因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)在需要高剛度、高精度或者大載荷而無(wú)須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)上對(duì)高速高精度需求的日益增加，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究也越來(lái)越受到人們的重視。在過(guò)去的二十年里，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)得到了廣泛研究，但是動(dòng)力學(xué)的研究卻相對(duì)較少。并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多變量、多自由度、多參數(shù)耦合的非線(xiàn)性系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)建模及控制極其復(fù)雜。
　　本文對(duì)

2、目前常用的四種動(dòng)力學(xué)建模方法，牛頓-歐拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日—達(dá)朗貝爾方法和虛功原理的方法進(jìn)行理論分析，總結(jié)出這四種建模方法的優(yōu)缺點(diǎn)及在建模過(guò)程中應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于動(dòng)力學(xué)的幾種控制算法，經(jīng)典PD控制、增廣PD控制及計(jì)算力矩控制，進(jìn)行理論及穩(wěn)定性分析。并且基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)在雕刻、切割等加工應(yīng)用中對(duì)輪廓精度要求高的特點(diǎn)，將輪廓控制算法在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過(guò)在期望軌跡建立移動(dòng)坐標(biāo)系，將跟隨誤差分解為切向誤

3、差、法向誤差及副法向誤差。經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換得到工作空間誤差動(dòng)力學(xué)方程，然后采用計(jì)算力矩控制算法設(shè)計(jì)控制器。以一個(gè)三自由度純平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)Orthopod為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用拉格朗日-達(dá)朗貝爾的方法建立動(dòng)力學(xué)方程，采用PD控制、增廣PD控制，計(jì)算力矩控制及輪廓控制算法設(shè)計(jì)控制器。針對(duì)Orthopod作為雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)目的，以輪廓誤差作為主要性能參數(shù)，將四種控制算法的控制效果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示輪廓控制算法比其他算法具有更高的輪廓精度，更適用于雕刻、