基于同步誤差的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)光滑滑模控制系統(tǒng)研究.pdf

1、與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相對(duì)比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、無累積誤差、結(jié)構(gòu)抗振性及承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣量小及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛的應(yīng)用，可構(gòu)成各種應(yīng)用的并聯(lián)機(jī)器人，目前己成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 對(duì)于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其末端執(zhí)行器的位姿難以實(shí)時(shí)快速檢測，因此難以實(shí)現(xiàn)其末端位姿全閉環(huán)控制，通常將其作為六個(gè)單支路系統(tǒng)進(jìn)行處理。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支路性能的好壞將直接影響并聯(lián)機(jī)構(gòu)整體的運(yùn)動(dòng)特性，因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支路系統(tǒng)達(dá)到一定的控制精度及各

2、支路運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)同步才能保證并聯(lián)機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確完成預(yù)定任務(wù)。對(duì)于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)來說，支路間的耦合作用是影響其控制精度和協(xié)調(diào)同步的主要因素。傳統(tǒng)控制算法往往忽視了并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支路間的耦合作用，因此當(dāng)應(yīng)用于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)時(shí)通常不能取得良好的控制效果。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有高度非線性和強(qiáng)耦合性的時(shí)變復(fù)雜系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制中的未建模動(dòng)態(tài)、參數(shù)不確定性以及外部干擾等都給六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的高性能實(shí)時(shí)控制帶來很大困難。鑒于此，針對(duì)6-PTRT型并聯(lián)機(jī)構(gòu)，

3、本文提出一種新型同步光滑滑?？刂扑惴?，將一種同步誤差引入到光滑滑?？刂?，以使并聯(lián)機(jī)構(gòu)各控制支路的跟蹤誤差和同步誤差同時(shí)收斂到零，在無需精確建模的前提下，削弱并聯(lián)機(jī)構(gòu)支路間的耦合作用，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支路的協(xié)調(diào)同步運(yùn)動(dòng)。本文的研究對(duì)提高并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制性能、豐富并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制理論研究內(nèi)容具有較大意義和價(jià)值。
　　 本文首先闡述了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的起源發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用及控制策略研究現(xiàn)狀;針對(duì)6-PTRT型并聯(lián)機(jī)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)位置反解分析，在此

4、基礎(chǔ)上采用運(yùn)動(dòng)軌跡的二級(jí)插補(bǔ)策略對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了軌跡規(guī)劃;其次，介紹了“PC+多軸運(yùn)動(dòng)控制卡”的系統(tǒng)硬件平臺(tái)，詳細(xì)闡述了各部分選型及功能，并基于伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)建立了其單支路系統(tǒng)控制模型;然后，基于動(dòng)力學(xué)模型分析了6-PTRT型并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支路間的耦合作用，針對(duì)該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新的基于同步誤差的光滑滑?？刂扑惴?，利用MATLAB進(jìn)行軌跡跟蹤控制仿真試驗(yàn)的結(jié)果表明:與常規(guī)光滑滑模控制算法仿真結(jié)果相比較，同步光滑滑模控制具有更快的響應(yīng)速度，而且