6-3平臺并聯(lián)運動機(jī)床研究.pdf

1、基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)運動機(jī)床相對于傳統(tǒng)串聯(lián)運動機(jī)床具有運動部件質(zhì)量小、加工精度高、適合高速加工、制造成本低等優(yōu)點。以6-3平臺為對象,對并聯(lián)運動機(jī)床進(jìn)行運動學(xué)、結(jié)構(gòu)、插補算法以及控制方面的研究,設(shè)計出一套基于四元數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)軟件。
　　 首先,介紹了四元數(shù)與對偶四元數(shù)理論,分析四元數(shù)在表示剛體轉(zhuǎn)動時的優(yōu)點；并基于對偶四元數(shù)知識,對并聯(lián)運動機(jī)床坐標(biāo)變換和反向運動學(xué)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)對偶四元數(shù)表示坐標(biāo)變換具有表達(dá)簡潔,計算效率高,存儲損耗

2、小的特點。
　　 其次,用自然坐標(biāo)法推導(dǎo)出6-3平臺的新型雅克比矩陣；提出了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的兩個全局優(yōu)化指標(biāo),結(jié)合雅克比矩陣條件數(shù),對6-3平臺的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化。
　　 然后,以空間直線和任意圓弧為研究對象,闡述了在歐拉空間與姿態(tài)空間中機(jī)床插補的傳統(tǒng)算法,并用C++語言實現(xiàn)；通過分析歐拉角線形插補算法的缺點,提出了基于四元數(shù)理論的球面線性插補算法,并通過分析比較,發(fā)現(xiàn)四元數(shù)球面線性插補算法具有更好的連續(xù)性以及平穩(wěn)性；對歐拉空

3、間進(jìn)行三次樣條曲線插補研究,同時應(yīng)用四元數(shù)歐拉參數(shù)對姿態(tài)空間進(jìn)行插補研究,解決了角速度連續(xù)的多位姿點插補問題。
　　 接著,應(yīng)用差分進(jìn)化算法對6-3平臺并聯(lián)運動機(jī)床的冗余自由度進(jìn)行軌跡規(guī)劃；分析傳統(tǒng)PID算法的優(yōu)缺點,引入模糊PID控制算法對6-3平臺進(jìn)行控制策略研究,并在MATLAB的SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真,仿真結(jié)果顯示模糊PID控制算法具有很好的控制效果。
　　 最后,分析并聯(lián)運動機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟硬件