基于模糊滑模变结构理论的3-RPC型并联机器人控制系统研究

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并联机器人相比串联机器人具有其很好的优势,这二者之间存在着互补关系,并联机器人在很多地方都有着重要作用,其主要特点在于并联机器人整体的刚度大,末端操作器的承载能力很强,运行误差比较小。多环路闭环结构是并联机器人的特性,致使在研究控制方面相对的要更加困难,于是研究并联机器人的控制,更有利于推行其在工业中的应用。本文用两种不同的控制方式,来对3RPC型并联机器人机构的驱动位移轨迹规划进行研究,通过对比两种控制方式的结论,可得出更优的控制方式,从而使并联机器人在实际应用中的性能得到提高,本文做了下面工作来进行相关的控制研究:首先,要进行控制分析的前提是要先进行并联机器人机构的运动学分析,利用螺旋理论分析该并联机器人机构自由度,同时用几何分析法对该并联机器人进行位置的正反解分析,用影响系数中的环路方程法求解其速度与加速度,这样的运动分析为获得各支链驱动位移的期望轨迹提供了基础。其次,使用拉格朗日法对该并联机器人机构的动态特性分析,得出各驱动副上需要加载多大驱动力。本文依据控制要求,最终选择了电机系统,并采取直流电机驱动装置,求取闭环传递函数。基于并联机器人运动学反解进行轨迹规划,采用各支链上的驱动副位移变化作为期望轨迹,应用Matlab软件仿真出其期望轨迹图。最后,基于模糊控制和滑模变结构控制为理论依据对其进行控制研究。在运动学与动力学的基础上,分别使用单一的滑模变结构控制以及两者结合的模糊自适应滑模控制,在Matlab仿真软件作用下,建立控制仿真框图,并对其进行相应的研究,在仿真结果的对照下,其结果证明了控制的有效性,并得出结论。
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