现有汽车电泳涂装输送系统,如RoDip输送机和多功能穿梭机等皆采用悬臂梁结构,存在着承受重、大型负载能力较差,柔性化水平不高的问题。针对上述问题,本课题组在国家自然科学基金项目(51375210)的资助下,基于混联机构研制了一种新型汽车电泳涂装输送用混联机构。该混联机构兼具串联机构和并联机构的特点,其结构简单、承载能力强、柔性化水平高,应用领域更广。新型输送用混联机构以并联机构为主体,由多条运动支路组成,在机构运行过程中,由于具有高度非线性、强耦合、时变参数等特性,并存在未知扰动等,其运动控制较为复杂。经典运动控制策略如PID控制,其结构简单、易于操作和实现,在实际工程和生产设备的运动控制中被广泛使用,但对于模型不确定、非线性和多变量的被控对象,PID控制往往难以实现高性能控制。分数阶PI Dul控制器通过在整数阶PID控制器中引入积分阶次l和微分阶次μ,增大了控制器参数的整定范围,从而可得到更好的控制效果。此外,分数阶PI~λD~u控制器对其参数和被控对象系统参数的变化皆具有不敏感性,只要相关参数有限定的变化范围,分数阶PI~λD~u控制器能较好地实现控制。然而对于各支路间存在耦合的汽车电泳涂装输送用混联机构来说,分数阶PI~λD~u控制策略只能直接用于各支路的独立控制,因此需进一步考虑机构各支路之间的耦合问题。又由于分数阶PI~λD~u控制器引入了额外参数l和μ,因此还需考虑控制器参数优化的问题。为此,为解决输送用混联机构各支路间存在耦合的问题,本文提出了一种结合前馈补偿的分数阶PI~λD~u控制策略,并采用遗传算法实现对分数阶PI Dul控制器参数的优化。本文首先对汽车电泳涂装输送设备、混联机构及其运动控制策略进行了概述,并阐述了分数阶PI Dul特点及发展应用和遗传算法的发展概况。接着,针对新型输送用混联机构,建立运动学逆解、正解模型和雅可比矩阵,并通过MATLAB进行了运动学仿真,仿真结果表明了运动学分析的正确性。其次,采用Lagrange法建立新型输送用混联机构的动力学模型,在此基础上,进一步对输送用混联机构进行耦合性分析,并采用MATLAB对动力学模型以及输送用混联机构的耦合性进行了仿真,仿真结果表明了所建立模型的正确性以及输送用混联机构各支路间存在耦合作用的情况。然后,为解决输送用混联机构各支路间存在耦合的问题,设计了一种结合前馈补偿的分数阶PI~λD~u控制策略,即分别采用分数阶uDPIl控制对输送用混联机构各支路进行独立控制,同时通过建立动力学模型,进一步分析得出各支路间存在的耦合作用,采用前馈补偿的方式消除耦合作用的影响,并利用遗传算法优化控制器的参数。将所设计的控制器与未采用前馈补偿方式消除各支路间耦合作用影响的分数阶PI Dul控制器和PID控制器进行了MATLAB仿真比较,仿真结果表明结合前馈补偿的分数阶PI~λD~u控制器对外部干扰有着较强的鲁棒性,并且比未采用前馈补偿的分数阶PI~λD~u控制器和PID控制器具有更好的跟踪性能。最后,采用“PC+UMAC”的分布式结构,构建了新型输送用混联机构控制系统的实验平台,并完成新型输送用混联机构运动控制实验,从而进一步验证了本文所设计的结合前馈补偿分数阶PI~λD~u控制的可行性和有效性。