论文部分内容阅读
与串联机构相对比，并联机构具有刚度大、无累积误差、结构抗振性及承载能力强、运动惯量小及响应速度快等优点，得到越来越广泛的应用，可构成各种应用的并联机器人，目前己成为机器人领域的研究热点。
对于六自由度并联机构，其末端执行器的位姿难以实时快速检测，因此难以实现其末端位姿全闭环控制，通常将其作为六个单支路系统进行处理。六自由度并联机构各支路性能的好坏将直接影响并联机构整体的运动特性，因此并联机构各支路系统达到一定的控制精度及各支路运动协调同步才能保证并联机构能够准确完成预定任务。对于六自由度并联机构来说，支路间的耦合作用是影响其控制精度和协调同步的主要因素。传统控制算法往往忽视了并联机构各支路间的耦合作用，因此当应用于六自由度并联机构时通常不能取得良好的控制效果。六自由度并联机构是一个具有高度非线性和强耦合性的时变复杂系统，运动控制中的未建模动态、参数不确定性以及外部干扰等都给六自由度并联机构的高性能实时控制带来很大困难。鉴于此，针对6-PTRT型并联机构，本文提出一种新型同步光滑滑模控制算法，将一种同步误差引入到光滑滑模控制，以使并联机构各控制支路的跟踪误差和同步误差同时收敛到零，在无需精确建模的前提下，削弱并联机构支路间的耦合作用，实现并联机构各支路的协调同步运动。本文的研究对提高并联机构控制性能、丰富并联机构控制理论研究内容具有较大意义和价值。
本文首先阐述了并联机构的起源发展、特点、应用及控制策略研究现状;针对6-PTRT型并联机构，对其进行了运动学位置反解分析，在此基础上采用运动轨迹的二级插补策略对并联机构进行了轨迹规划;其次，介绍了“PC+多轴运动控制卡”的系统硬件平台，详细阐述了各部分选型及功能，并基于伺服电动机特点建立了其单支路系统控制模型;然后，基于动力学模型分析了6-PTRT型并联机构各支路间的耦合作用，针对该机构设计了一种新的基于同步误差的光滑滑模控制算法，利用MATLAB进行轨迹跟踪控制仿真试验的结果表明:与常规光滑滑模控制算法仿真结果相比较，同步光滑滑模控制具有更快的响应速度，而且在该算法控制下并联机构各支路具有更好的同步协调性;最后，利用VC++工具软件完成6-PTRT型并联机构系统控制软件的设计，对各主要模块进行了详细阐述，四边形运动轨迹跟踪控制试验结果表明:在所设计同步光滑滑模控制下的6-PTRT型并联机构运动稳定，具有良好的跟踪效果。