柔顺过驱动并联机构的力/位置混合控制研究
发布时间：2021-12-25 08:06
并联机构相比于串联机构具有定位精度高、刚度大、承载能力强、结构紧凑、误差小的优点,弥补了串联机构在工业应用中的不足。但是,并联机构的闭环结构也会带来工作空间减小、标定困难、奇异形位的问题。为此,在并联机构中引入过驱动,过驱动可以优化输入力,减小机构关节间隙,消除机构奇异点、提高机构的容错性能。过驱动并联机构在工业领域中应用广泛,例如并联机床中、仿生机械和高性能战机等。本文以平面2DOF四分支过驱动并联机构为研究对象,首先对其进行了运动学反解、正解、速度雅可比矩阵以及力矩传递性能和工作空间方面的分析和研究。建立了过驱动并联机构的运动学模型,并进行了迹仿真实验。然后,建立了平面2DOF过驱动并联机构的动力学模型,并对动力学模型进行了分析,获得了驱动空间的速度和力矩限制到末端执行器空间的速度和加速度限制间的变换关系。接着,针对过驱动并联机构进行了控制策略研究,分别给出了几种控制策略应用于过驱动并联机构的控制,利用SimMechanics建立了四分支过驱动的并联机构模型,设计了PD控制器和位置型阻抗控制器。通过平面2DOF并联机构的轨迹数值仿真,得到了上述两种控制器下末端执行器跟踪误差曲线,经...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.1.1 并联机构的发展与应用
1.1.2 过驱动并联机构国内外研究状况
1.2 选题概述
1.2.1 选题来源
1.2.2 选题的提出及意义
1.3 本文主要的工作
2 过驱动并联机构的运动学分析
2.1 平面并联机构的结构分析
2.1.1 并联机构的组成元素
2.1.2 并联机构的自由度
2.2 过驱动并联机构的反解
2.3 过驱动并联机构的正解
2.4 过驱动并联机构的速度雅可比矩阵
2.5 并联机构的工作空间
2.6 力矩传递性能图谱
2.7 运动学数值仿真
2.8 本章小结
3 过驱动并联机构的动力学分析
3.1 过驱动并联机构的动力学建模
3.2 过驱动并联机构的动力学极限分析
3.2.1 过驱动并联机构的速度限制
3.2.2 过驱动并联机构的加速度限制
3.3 本章小结
4 过驱动并联机构控制策略研究
4.1 过驱动并联机构的轨迹控制研究
4.1.1 过驱动并联机构的PD控制
4.1.2 过驱动并联机构的增广PD控制
4.2 过驱动并联机构的力控制研究
4.2.1 并联机构的力/位置混合控制
4.2.2 并联机构的阻抗控制
4.3 PD控制和位置型阻抗控制策略仿真实验
4.3.1 SimMechanics简介
4.3.2 基于SimMechanics的四分支过驱动并联机构建模
4.3.3 仿真实验结果分析
4.4 本章小结
5 过驱动并联机构的运动控制实验
5.1 过驱动并联机构运动控制系统的建立
5.2 GT-400-SV-PCI控制卡简介
5.3 GT-400-SV-PCI控制卡的编程开发
5.3.1 Windows程序内部运行机制
5.3.2 程序框架
5.3.3 PC软件设计
5.4 过驱动并联机构的位置型阻抗控制的实际实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VC++的四轴运动控制卡软件系统开发研究[J]. 高煊,何广平. 制造技术与机床. 2009(06)
[2]平面全柔性3-DOF过驱动并联机构的最优综合[J]. 何广平,谭晓兰,张向慧,陆震. 机器人. 2006(06)
[3]冗余并联机构的力控制[J]. 邓启文,韦庆,李泽湘. 控制工程. 2006(02)
[4]两自由度冗余驱动并联机器人的研究[J]. 杨钢,傅晓云,李宝仁. 系统仿真学报. 2006(02)
[5]新型平面三自由度冗余并联机构的动力学分析[J]. 杨建新,余跃庆. 机械设计与研究. 2005(05)
[6]并联机构中奇异位形的分类与判定[J]. 沈辉,吴学忠,刘冠峰,李泽湘. 机械工程学报. 2004(04)
[7]基于区间对分搜索法的并联机构位置正解问题求解[J]. 沈辉,吴学忠. 机械科学与技术. 2004(02)
[8]平面二自由度并联机构的PD型鲁棒控制[J]. 沈辉,吴学忠. 机械科学与技术. 2003(03)
[9]冗余并联机构的PD控制[J]. 吴宇列,吴学忠,李圣怡. 国防科技大学学报. 2001(03)
[10]平面二自由度并联执行机构的设计与实现[J]. 吴学忠,吴宇列,李圣怡. 国防科技大学学报. 2001(01)
博士论文
[1]平面二自由度并联机器人的控制策略及其性能研究[D]. 尚伟伟.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]6-PSS并联机器人的运动学及动力学研究[D]. 毕军.重庆大学 2011
[2]平面四分支过驱动并联机构的力/位置混合控制研究[D]. 高煊.北方工业大学 2009
[3]一种平面2自由度冗余并联机构的研究[D]. 刘欣.西安电子科技大学 2006
本文编号：3552095
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.1.1 并联机构的发展与应用
1.1.2 过驱动并联机构国内外研究状况
1.2 选题概述
1.2.1 选题来源
1.2.2 选题的提出及意义
1.3 本文主要的工作
2 过驱动并联机构的运动学分析
2.1 平面并联机构的结构分析
2.1.1 并联机构的组成元素
2.1.2 并联机构的自由度
2.2 过驱动并联机构的反解
2.3 过驱动并联机构的正解
2.4 过驱动并联机构的速度雅可比矩阵
2.5 并联机构的工作空间
2.6 力矩传递性能图谱
2.7 运动学数值仿真
2.8 本章小结
3 过驱动并联机构的动力学分析
3.1 过驱动并联机构的动力学建模
3.2 过驱动并联机构的动力学极限分析
3.2.1 过驱动并联机构的速度限制
3.2.2 过驱动并联机构的加速度限制
3.3 本章小结
4 过驱动并联机构控制策略研究
4.1 过驱动并联机构的轨迹控制研究
4.1.1 过驱动并联机构的PD控制
4.1.2 过驱动并联机构的增广PD控制
4.2 过驱动并联机构的力控制研究
4.2.1 并联机构的力/位置混合控制
4.2.2 并联机构的阻抗控制
4.3 PD控制和位置型阻抗控制策略仿真实验
4.3.1 SimMechanics简介
4.3.2 基于SimMechanics的四分支过驱动并联机构建模
4.3.3 仿真实验结果分析
4.4 本章小结
5 过驱动并联机构的运动控制实验
5.1 过驱动并联机构运动控制系统的建立
5.2 GT-400-SV-PCI控制卡简介
5.3 GT-400-SV-PCI控制卡的编程开发
5.3.1 Windows程序内部运行机制
5.3.2 程序框架
5.3.3 PC软件设计
5.4 过驱动并联机构的位置型阻抗控制的实际实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VC++的四轴运动控制卡软件系统开发研究[J]. 高煊,何广平. 制造技术与机床. 2009(06)
[2]平面全柔性3-DOF过驱动并联机构的最优综合[J]. 何广平,谭晓兰,张向慧,陆震. 机器人. 2006(06)
[3]冗余并联机构的力控制[J]. 邓启文,韦庆,李泽湘. 控制工程. 2006(02)
[4]两自由度冗余驱动并联机器人的研究[J]. 杨钢,傅晓云,李宝仁. 系统仿真学报. 2006(02)
[5]新型平面三自由度冗余并联机构的动力学分析[J]. 杨建新,余跃庆. 机械设计与研究. 2005(05)
[6]并联机构中奇异位形的分类与判定[J]. 沈辉,吴学忠,刘冠峰,李泽湘. 机械工程学报. 2004(04)
[7]基于区间对分搜索法的并联机构位置正解问题求解[J]. 沈辉,吴学忠. 机械科学与技术. 2004(02)
[8]平面二自由度并联机构的PD型鲁棒控制[J]. 沈辉,吴学忠. 机械科学与技术. 2003(03)
[9]冗余并联机构的PD控制[J]. 吴宇列,吴学忠,李圣怡. 国防科技大学学报. 2001(03)
[10]平面二自由度并联执行机构的设计与实现[J]. 吴学忠,吴宇列,李圣怡. 国防科技大学学报. 2001(01)
博士论文
[1]平面二自由度并联机器人的控制策略及其性能研究[D]. 尚伟伟.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]6-PSS并联机器人的运动学及动力学研究[D]. 毕军.重庆大学 2011
[2]平面四分支过驱动并联机构的力/位置混合控制研究[D]. 高煊.北方工业大学 2009
[3]一种平面2自由度冗余并联机构的研究[D]. 刘欣.西安电子科技大学 2006
本文编号：3552095
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