并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)建模及控制.pdf

1、并聯(lián)機構(gòu)具有高速、高精度、承載能力大等優(yōu)點，但工作空間相對較小，奇異位形復(fù)雜。因此并聯(lián)機構(gòu)在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)上對高速高精度需求的日益增加，并聯(lián)機構(gòu)的研究也越來越受到人們的重視。在過去的二十年里，并聯(lián)機構(gòu)的特性、結(jié)構(gòu)和運動學(xué)得到了廣泛研究，但是動力學(xué)的研究卻相對較少。并聯(lián)機構(gòu)作為一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多變量、多自由度、多參數(shù)耦合的非線性系統(tǒng)，動力學(xué)建模及控制極其復(fù)雜。
　　本文對

2、目前常用的四種動力學(xué)建模方法，牛頓-歐拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日—達(dá)朗貝爾方法和虛功原理的方法進(jìn)行理論分析，總結(jié)出這四種建模方法的優(yōu)缺點及在建模過程中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題。在此基礎(chǔ)上，對基于動力學(xué)的幾種控制算法，經(jīng)典PD控制、增廣PD控制及計算力矩控制，進(jìn)行理論及穩(wěn)定性分析。并且基于并聯(lián)機構(gòu)在雕刻、切割等加工應(yīng)用中對輪廓精度要求高的特點，將輪廓控制算法在并聯(lián)機構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過在期望軌跡建立移動坐標(biāo)系，將跟隨誤差分解為切向誤

3、差、法向誤差及副法向誤差。經(jīng)過坐標(biāo)變換得到工作空間誤差動力學(xué)方程，然后采用計算力矩控制算法設(shè)計控制器。以一個三自由度純平動并聯(lián)機構(gòu)Orthopod為實驗對象，采用拉格朗日-達(dá)朗貝爾的方法建立動力學(xué)方程，采用PD控制、增廣PD控制，計算力矩控制及輪廓控制算法設(shè)計控制器。針對Orthopod作為雕刻機的設(shè)計目的，以輪廓誤差作為主要性能參數(shù)，將四種控制算法的控制效果進(jìn)行比較。實驗結(jié)果顯示輪廓控制算法比其他算法具有更高的輪廓精度，更適用于雕刻、