| 【中文题名】 | 3-RRRT并联机器人动力学及控制研究 |
| 【英文题名】 | Research on the Dynamics and Control for 3-RRRT Parallel Manipulator |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-1 |
| 【中关键词】 | 并联机器人,动力学,微分几何控制,滑模变结构控制,, |
| 【英关键词】 | The parallel manipulator,Dynamics,The differrential geometry control,The sliding-mode and variable-structure control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
本文以天津理工大学自行研制的3-RRRT并联机器人为研究对象,通过对3-RRRT并联机器人的位姿分析推导出其的运动学方程。在此基础上建立了机器人的动力学模型,并将其转换为状态空间模型。然后以3-RRRT并联机器人的状态空间模型为研究对象,将非线性状态反馈解耦方法运用到3-RRRT并联机器人系统的动力学控制中,利用微分几何控制理论,求得了并联机器人系统的非线性状态反馈解耦控制率。为了使并联机器人非线性解耦控制系统达到稳定解耦,又求取了一个镇定控制律,从而使3-RRRT并联机器人闭环系统不仅解耦而且是稳定解耦。我们又应用变结构控制理论,将非线性变结构控制方法运用到3-RRRT并联机器人系统的动力学控制中,首先利用输入输出变换将并联机器人的状态空间模型转化为非线性系统的可控正则形,然后利用分散滑动模态控制理论设计分散变结构控制器,最后合成整个系统的变结构控制器。为了验证理论推导的正确性,在每一章的最后我们都用MATLAB仿真软件,编制了仿真程序,进行了理论验证。仿真结果表明,本文所设计的3-RRRT并联机器人控制系统理论推导正确合理,而且在理论上已经使并联机器人这个强耦合、非线性系统达到了稳定解耦。 |
| 【论文题纲】 |
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中文摘要 |
5-6 |
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英文摘要 |
6-9 |
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第一章 绪论 |
9-15 |
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1.1 3 自由度并联机器人的发展及应用 |
9-11 |
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1.1.1 3 自由度并联机器人的研究现状 |
9-10 |
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1.1.2 3 自由度并联机器人的应用前景 |
10-11 |
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1.2 非线性系统的解耦 |
11-12 |
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1.3 变结构控制 |
12-13 |
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1.4 论文选题背景及主要内容和意义 |
13-15 |
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第二章 3-RRRT 并联机器人的运动学分析 |
15-19 |
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2.1 引言 |
15 |
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2.2 3-RRRT 并联机器人机构简介 |
15-16 |
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2.3 3-RRRT 并联机器人位置分析 |
16-19 |
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第三章 3-RRRT 并联机器人的动力学分析 |
19-30 |
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3.1 引言 |
19 |
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3.2 并联机器人雅克比矩阵的计算 |
19-21 |
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3.3 达朗贝尔原理 |
21-23 |
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3.3.1 惯性力·质点的达朗贝尔原理 |
21-22 |
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3.3.2 质点系的达朗贝尔原理 |
22-23 |
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3.4 3-RRRT 并联机器人的动力学模型 |
23-27 |
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3.4.1 3-RRRT 并联机器人的雅克比矩阵 |
23-26 |
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3.4.2 3-RRRT 并联机器人的惯性力的计算 |
26 |
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3.4.3 3-RRRT 并联机器人的动力学方程 |
26-27 |
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3.5 3-RRRT 并联机器人动力学仿真 |
27-28 |
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3.6 3-RRRT 并联机器人动力学方程的化简及状态空间表示 |
28-29 |
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3.7 小结 |
29-30 |
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第四章 3-RRRT 并联机器人的非线性解耦控制 |
30-54 |
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4.1 引言 |
30-31 |
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4.2 局部正则性 |
31-33 |
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4.3 反馈镇定 |
33-36 |
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4.4 多输入多输出解耦问题 |
36-44 |
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4.5 3-RRRT 并联机器人非线性解耦器的设计 |
44-49 |
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4.6 3-RRRT 并联机器人解耦控制系统的镇定设计 |
49-52 |
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4.7 3-RRRT 并联机器人非线性解耦仿真 |
52-53 |
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4.8 小结 |
53-54 |
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第五章 3-RRRT 并联机器人的变结构控制 |
54-72 |
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5.1 变结构控制及其特点 |
54-55 |
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5.2 滑动模态及其数学表达 |
55-57 |
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5.3 滑动模的存在性 |
57 |
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5.4 变结构控制系统的品质、趋近律 |
57-60 |
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5.5 变结构控制的模式 |
60 |
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5.6 抖振问题的研究 |
60-62 |
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5.6.1 抖振产生的原因 |
60-61 |
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5.6.2 抖振的削弱问题 |
61-62 |
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5.7 3-RRRT 并联机器人变结构控制系统的设计 |
62-69 |
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5.7.1 分散滑动模态控制 |
62-63 |
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5.7.2 多输入非线性系统的可控正则型 |
63 |
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5.7.3 输入输出系统及其正则型变换 |
63-67 |
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5.7.4 滑动模态控制器的设计 |
67-69 |
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5.8 仿真 |
69-71 |
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5.9 小结 |
71-72 |
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第六章 结论与展望 |
72-74 |
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参考文献 |
74-77 |
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攻读硕士学位期间参加的科研项目与发表的学术论文 |
77-78 |
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致谢 |
78-79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384371 |
