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驱动冗余并联机器人的非线性同步控制

作　者: 申浩锋
导　师: 苏玉鑫
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 并联机器人冗余驱动同步控制轨迹跟踪渐近稳定性
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

冗余驱动限于结构和驱动方式的复杂性,给机构的高精度控制带来了不小的难度,因此对冗余驱动机构的控制展开研究具有重要的理论和实际意义。本文以平面2自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,对其进行控制器设计。采用一类非线性函数,提出了一种基于前馈信息的非线性比例微分控制方法(NP-D+)。另外,根据冗余并联机构工作空间较小和各关节存在耦合性的特点,基于现有的控制策略都普遍未考虑关节的同步协调,提出了一种易于工程实现的非线性同步控制策略。应用Lyapunov稳定性理论和LaSalle不变性原理证明了上述两种控制系统的全局渐近稳定性。数值仿真结果验证了所提出的两种控制器的有效性。实验对比了线性PD和非线性PD以及同步控制和非线性同步控制的控制品质,结果表明了加入非线性函数和同步误差后的控制器具有更好的控制性能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 并联机器人概述  7-8
  1.2 并联机器人的发展与应用  8-10
  1.3 冗余并联机器人国内外研究状况  10-11
  1.4 论文选题的意义及内容安排  11-13
第二章理论基础  13-17
  2.1 非线性控制稳定性理论基础  13-16
    2.1.1 Lyapunov 直接方法  13-14
    2.1.2 LaSalle 不变性原理  14-16
  2.3 本章小结  16-17
第三章机器人系统轨迹跟踪非线性控制  17-29
  3.1 并联机器人的运动学模型  17-19
  3.2 平面 2 自由度并联机器人的动力学模型与特性  19-23
  3.3 非线性前馈 PD 控制策略  23-28
    3.3.1 控制器设计  23-24
    3.3.2 全局渐近稳定性证明  24-25
    3.3.3 数值仿真及结果分析  25-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章平面驱动冗余并联机器人的非线性同步控制  29-37
  4.1 同步控制简介  29
  4.2 非线性同步控制策略  29-34
    4.2.1 控制器设计  29-31
    4.2.2 全局渐近稳定性证明  31-32
    4.2.3 数值仿真及结果分析  32-34
  4.3 同步控制与前馈控制数值比较  34-36
  4.4 本章小结  36-37
第五章平面驱动冗余并联机器人控制实验  37-51
  5.1 引言  37
  5.2 实验硬件系统  37-38
    5.2.1 控制系统硬件  37-38
    5.2.2 控制平台  38
  5.3 控制系统信号连接  38-42
    5.3.1 板卡设置  38-39
    5.3.2 信号线的连接  39-40
    5.3.3 板卡连接测试  40-42
  5.4 控制系统的软件实现  42-44
    5.4.1 软件接口函数  42-43
    5.4.2 软件界面  43-44
  5.5 实验结果及分析  44-50
    5.5.1 PD 控制与 NP-D 控制实验  44-46
    5.5.2 线性同步控制与非线性同步控制实验  46-50
  5.6 本章小结  50-51
第六章结论与展望  51-53
致谢  53-55
参考文献  55-58

驱动冗余并联机器人的非线性同步控制

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