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文檔簡介
1、機(jī)械電子工程專業(yè)是一個跨電子、計算機(jī)與機(jī)械學(xué)科的綜合性交叉學(xué)科。因此,在實際的教學(xué)實驗中有必要設(shè)計一個綜合性試驗平臺,便于學(xué)生加深對該專業(yè)內(nèi)涵的理解。針對機(jī)械電子工程專業(yè)的跨學(xué)科的特點,本文提出了一種應(yīng)用于其教學(xué)實驗的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu),并對其進(jìn)行了設(shè)計和分析。
首先,對平面五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行了分析。由于五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有很多奇異位形,因此在運動學(xué)分析中需要著重考慮其奇異位形的影響。條件數(shù)的逆可以作為衡量末端執(zhí)行器與奇異
2、位形距離的參數(shù)。通過給出不同的構(gòu)型下條件數(shù)的逆在工作空間的分布圖,可以方便地定義優(yōu)化的工作空間。優(yōu)化的工作空間最大限度地削弱了各種奇異位形的影響,為以后的控制策略中的軌跡規(guī)劃奠定了理論基礎(chǔ)。同時通過求出內(nèi)力項的零空間的解,得到本平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方程,解決了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)方程求解復(fù)雜的困難。
其次,對機(jī)構(gòu)的硬件電路和軟件設(shè)計進(jìn)行了闡述??紤]本機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)拆裝靈活的特點,硬件結(jié)構(gòu)采用了三層主從式結(jié)構(gòu)??刂破髦g的通訊方式采用了R
3、S232串口通訊和SPI兩種形式。并針對電機(jī)控制,設(shè)計了電機(jī)驅(qū)動電路、保護(hù)電路及抗干擾電路等等。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的主從式結(jié)構(gòu)的特點,控制結(jié)構(gòu)采用全閉環(huán)控制。其中,主控制器作為位置環(huán)控制器,從控制器作為速度環(huán)控制器。
最后,提出了三種基于平面五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型的控制算法PD控制、增廣PD控制及計算力矩控制。利用MATLAB仿真了三種控制算法應(yīng)用于本平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制效果。計算力矩控制的控制效果最佳,可以將末端執(zhí)行器的位置誤差控
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