新型汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機構的動力學控制研究.pdf

1、現(xiàn)有汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)如RoDip輸送機和多功能穿梭機等都是懸臂梁串聯(lián)結構，承受重載荷、大載荷的能力較差，柔性化水平不高。本課題組在國家自然科學基金項目(51375210)資助下，從汽車電泳涂裝輸送設備的基礎機構構型創(chuàng)新及其相關控制理論著手，研究探索一種或一類結構簡單、承載能力強、車型適用性廣、柔性化水平高的新型電泳涂裝輸送設備。
　　混聯(lián)機構是將串、并聯(lián)機構合理結合應用，并實現(xiàn)其優(yōu)勢互補的一種新的機械結構形式，受到了諸多國內外

2、研究學者的關注與重視。由于混聯(lián)機構是一個具有高度非線性與耦合性的多變量控制系統(tǒng)，因而對機構的控制提出了較高的要求?；谶\動學的控制方法忽略了機構運行過程中存在的非線性動力學特性及力耦合特性，因而控制精度有限，為此基于動力學控制的方法被引入到混聯(lián)機構控制研究中。然而基于動力學模型的控制方法其控制效果依賴于動力學模型的準確性，而混聯(lián)機構由于含有并聯(lián)機構，其閉鏈結構和運動學約束通常使其動力學模型較為復雜。另外，在實際的控制系統(tǒng)中常常存在模型誤

3、差和外界擾動等因素，因此建立精確的動力學模型往往比較困難，且直接基于逆動力學模型設計的控制器計算量較大，難以滿足實時控制的要求。針對上述問題，為實現(xiàn)新型汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機構的高性能控制，提出了一種PD滑模神經網絡控制方法，即將PD控制與神經網絡控制相結合，并以滑?？刂七M一步增強系統(tǒng)的魯棒性。
　　本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)的發(fā)展概況及混聯(lián)機構的起源、發(fā)展及特點，介紹了動力學模型的建模方法及混聯(lián)機構控制策略研究現(xiàn)狀;接著

4、分析了所研究輸送機構的運動學逆解模型、速度逆解模型、雅克比矩陣以及運動學正解模型，并利用MATLAB對機構進行了運動學仿真;其次，采用拉格朗日方法建立了基于笛卡爾空間的輸送機構動力學模型，并對其進行了動力學仿真，仿真結果驗證了所建模型的可靠性;然后，通過雅各比變換獲得輸送機構關節(jié)空間動力學模型，基于該模型分析了機構各支路間的耦合作用，并基于MATLAB對其耦合性進行仿真分析，分析結果表明該輸送機構各支路間存在耦合，機構的控制宜選用動力學

5、控制方法以實現(xiàn)更好的運動性能;針對該汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機構提出了一種新的PD滑模神經網絡算法，完成了PD滑模神經網絡控制與PD滑?？刂频姆抡姹容^分析，仿真結果表明本文所提出的PD滑模神經網絡控制器，由于有神經網絡的前饋控制，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)良好的控制性能，能更好地實現(xiàn)對汽車電泳涂裝輸送用新型混聯(lián)機構的控制;最后，初步構建了輸送機構控制系統(tǒng)，并采用ADAMS實現(xiàn)了對汽車電泳涂裝輸送混聯(lián)機構的動力學仿真試驗，驗證了本文所設計的PD滑模神經網絡