高速輕型并聯(lián)機(jī)械手控制方法研究.pdf

1、本文密切結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，以二自由度高速輕型并聯(lián)機(jī)械手Diamond為對象，研究了提高其速度與精度的控制策略和方法，并取得如下成果：□借助矢量法構(gòu)造了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)逆解模型，并用消元法導(dǎo)出了機(jī)構(gòu)正解模型。在此基礎(chǔ)上，利用虛功原理建立了機(jī)構(gòu)剛體動力學(xué)模型，從而為軌跡規(guī)劃與機(jī)械手控制提供了必要的理論基礎(chǔ)。 提出了一種適用于高速輕型并聯(lián)機(jī)械手的軌跡規(guī)劃方法。該方法以機(jī)械手最小運(yùn)行周期為目標(biāo)函數(shù)，同時兼顧其對伺服系統(tǒng)輸入力矩的影響

2、，在操作空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃，并通過運(yùn)動學(xué)逆解模型將其映射到關(guān)節(jié)空間進(jìn)行正弦、多項(xiàng)式和修正梯形模式選優(yōu)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一柔性有障礙弧線過渡路徑規(guī)劃方案，從而為機(jī)械手高速、高精度控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 提出了一種新的定常PID參數(shù)整定方法。該方法綜合考慮機(jī)電耦合效應(yīng)和全域性能指標(biāo)，在操作空間設(shè)計(jì)一帶權(quán)重軌跡，并結(jié)合運(yùn)動學(xué)與逆動力學(xué)模型，建立了以末端執(zhí)行器均方根誤差最小為目標(biāo)函數(shù)的整定方案，從而有效地解決了傳統(tǒng)整定方法因其多目標(biāo)函數(shù)

3、相互制約而導(dǎo)致很難得到最優(yōu)解的問題，保證了機(jī)械手在全域空間性能趨優(yōu)。 提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制策略，深入探討了其在高速并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制方面的實(shí)時性與可靠性問題。其4-5-3型網(wǎng)絡(luò)時變PID算法有效地解決了恒定增益難于保證高速并聯(lián)機(jī)械手動態(tài)品質(zhì)的問題，從而極大地提高了系統(tǒng)控制精度。 提出了一種外環(huán)PID控制與內(nèi)部非線性反饋環(huán)節(jié)相結(jié)合的計(jì)算力矩控制策略。該策略通過構(gòu)建非線性反饋質(zhì)量矩陣，合理地將機(jī)構(gòu)角加速度誤差與伺