新型汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)控制研究.pdf

1、現(xiàn)有汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)如RoDip輸送機(jī)和多功能穿梭機(jī)等都是懸臂梁串聯(lián)結(jié)構(gòu)，承受重載荷、大載荷的能力較差，柔性化水平不高。本課題組在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51375210)資助下，從汽車電泳涂裝輸送設(shè)備的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新及其相關(guān)控制理論著手，研究探索一種或一類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、車型適用性廣、柔性化水平高的新型電泳涂裝輸送設(shè)備。
　　混聯(lián)機(jī)構(gòu)是將串、并聯(lián)機(jī)構(gòu)合理結(jié)合應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的一種新的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，受到了諸多國內(nèi)外

2、研究學(xué)者的關(guān)注與重視。由于混聯(lián)機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有高度非線性與耦合性的多變量控制系統(tǒng)，因而對(duì)機(jī)構(gòu)的控制提出了較高的要求?；谶\(yùn)動(dòng)學(xué)的控制方法忽略了機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中存在的非線性動(dòng)力學(xué)特性及力耦合特性，因而控制精度有限，為此基于動(dòng)力學(xué)控制的方法被引入到混聯(lián)機(jī)構(gòu)控制研究中。然而基于動(dòng)力學(xué)模型的控制方法其控制效果依賴于動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，而混聯(lián)機(jī)構(gòu)由于含有并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其閉鏈結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)約束通常使其動(dòng)力學(xué)模型較為復(fù)雜。另外，在實(shí)際的控制系統(tǒng)中常常存在模型誤

3、差和外界擾動(dòng)等因素，因此建立精確的動(dòng)力學(xué)模型往往比較困難，且直接基于逆動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)的控制器計(jì)算量較大，難以滿足實(shí)時(shí)控制的要求。針對(duì)上述問題，為實(shí)現(xiàn)新型汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機(jī)構(gòu)的高性能控制，提出了一種PD滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，即將PD控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，并以滑?？刂七M(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。
　　本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)的發(fā)展概況及混聯(lián)機(jī)構(gòu)的起源、發(fā)展及特點(diǎn)，介紹了動(dòng)力學(xué)模型的建模方法及混聯(lián)機(jī)構(gòu)控制策略研究現(xiàn)狀;接著

4、分析了所研究輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解模型、速度逆解模型、雅克比矩陣以及運(yùn)動(dòng)學(xué)正解模型，并利用MATLAB對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真;其次，采用拉格朗日方法建立了基于笛卡爾空間的輸送機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的可靠性;然后，通過雅各比變換獲得輸送機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)模型，基于該模型分析了機(jī)構(gòu)各支路間的耦合作用，并基于MATLAB對(duì)其耦合性進(jìn)行仿真分析，分析結(jié)果表明該輸送機(jī)構(gòu)各支路間存在耦合，機(jī)構(gòu)的控制宜選用動(dòng)力學(xué)

5、控制方法以實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)動(dòng)性能;針對(duì)該汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機(jī)構(gòu)提出了一種新的PD滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，完成了PD滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與PD滑?？刂频姆抡姹容^分析，仿真結(jié)果表明本文所提出的PD滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，由于有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋控制，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)良好的控制性能，能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電泳涂裝輸送用新型混聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制;最后，初步構(gòu)建了輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，并采用ADAMS實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的PD滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)