高速、高精度三轴并联机器人可拓自适应控制技术的研究

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随着我国工业的不断发展,对机器人速度和精度提出了越来越高的要求。比如,食品、电子、机械等行业在进行产品包装、零件分拣时就需要执行机构以高速、高点位精度来完成。然而,在高速、高点位精度的情况下,由于并联机构自身闭链约束结构和惯性等因素的影响,采用传统的控制方法,使得并联机器人末端执行器很难达到精度要求,要想很好的对高速、高精度三轴并联机器人进行控制,就要求其控制系统能够进行在线决策,在线控制。本文利用自适应控制技术对不确定性系统自行调整参数好,可拓控制善于处理快时变和突变性问题好的特点,将其有机的结合起来,对高速、高精度三轴并联机器人进行智能控制。本文主要研究内容如下:1.通过对国内外三轴并联机器人控制技术的研究,针对本课题主要研究内容,提出采用可拓自适应控制方法对高速、高精度三轴并联机器人进行可拓自适应控制。2.通过对并联机器人动力学建模与智能控制技术的学习研究,利用自适应控制技术对不确定性系统自行调整参数好,可拓控制善于处理快时变和突变性问题好的特点,将两个控制方法有机的结合,构建了一种新型的可拓自适应控制算法。3.对控制系统硬件结构进行规划和设计,以PC+运动控制卡为控制硬件结构,结合课题功能,对运动控制卡与伺服驱动器之间的接口进行配置,设计了高速、高精度三轴并联机器人可拓自适应控制硬件系统。4.为了验证该理论的可行性和可靠性,本文利用Simulink函数构建了高速、高精度三轴并联机器人开拓自适应控制模型,将可拓自适应控制方法与计算力矩法对三轴并联机器人的控制性能进行比较分析,仿真结果表明,在低速情况下,两种控制方法的控制效果相差不大;但是在高速情况下,可拓自适应控制方法的控制效果及精度明显优于计算力矩法。本课题的创新点如下:⑴针对并联机器人具有高度非线性、强耦合和快时变的特点,利用可拓控制善于处理不可预见的、快时变和突变性问题,将可拓控制与自适应控制相结合,构建出了一种新型的并联机器人的控制方法。⑵将可拓自适应控制与并联机器人的动力学模型相结合,利用simulink函数构建出了基于可拓自适应控制的并联机器人的仿真系统模型。通过仿真实验验证了该控制方法在高速运动情况下,与传统控制相比较具有控制效果好、轨迹精度高等特点。
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