4-SPS/CS并联机构动力学分析及控制研究

发布时间：2021-11-14 21:06

　　并联机构与串联机器人相比,具有承载力强、运动精度高、无累计误差、动态性能优越等一系列优点。当前的研究热点尤其集中在少自由度并联机器人,其具有结构较简单、成本较低等特点。本文的研究对象为4-SPS/CS四自由度并联机构,该机构可沿空间三维转动及纵向移动。全文对该机构运动学、动力学和控制模型建立3个方面进行了研究。首先建立了 4-SPS/CS并联机构驱动支链的运动状态模型,对其进行了运动学反解和位置正解分析。在此基础上分析了机构的工作空间,通过给定机构动平台的位置,考虑关节转角约束、杆长约束及连杆之间径向尺寸的干涉等影响因素,获得了不同高度下机构的姿态工作空间。在运动学分析的基础上,将整个机构分为动平台、恰约束支链和驱动支链,基于Lagrange方程法分别对其进行了动力学建模分析,同虚位移原理相结合,求出了机构驱动支链驱动力,为以下控制律的设计提供了理论基础。同时,基于Newton-Euler法对4-SPS/CS并联机构进行了动力学建模,通过对机构的组成杆件进行了受力分析,对每个组成杆件建立平衡方程,联立所有平衡方程建立机构整体动力学模型,为了提高求解效率,将机构中的无效方程进行了省略。根... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 四自由度并联机构研究现状
        1.2.2 并联机构运动学研究现状
        1.2.3 并联机构动力学研究现状
        1.2.4 并联机构控制方法研究现状
    1.3 论文的主要工作内容
2 4-SPS/CS并联机构运动学及工作空间分析
    2.1 引言
    2.2 4-SPS/CS并联机构模型及坐标变换矩阵
    2.3 4-SPS/CS并联机构运动学反解分析
        2.3.1 位移分析
        2.3.2 速度分析
        2.3.3 加速度分析
    2.4 4 -SPS/CS并联机构位置正解分析
    2.5 4 -SPS/CS并联机构工作空间分析
    2.6 本章小结
3 基于Lagrange方程法建立4-SPS/CS并联机构动力学模型
    3.1 引言
    3.2 动平台及各支链动力学建模
        3.2.1 动平台动力学建模
        3.2.2 恰约束从动支链动力学建模
        3.2.3 驱动支链动力学建模
    3.3 驱动支链驱动力求解
    3.4 数值仿真
    3.5 ADAMS仿真验证
    3.6 本章小结
4 基于Newton-Euler法建立4-SPS/CS并联机构动力学模型
    4.1 引言
    4.2 动平台及各支链动力学模型
        4.2.1 动平台Newton-Euler动力学模型
        4.2.2 恰约束从动支链Newton-Euler动力学模型
        4.2.3 驱动支链Newton-Euler动力学模型
    4.3 数值仿真
    4.4 本章小结
5 4-SPS/CS并联机构滑模控制系统建立
    5.1 引言
    5.2 滑模变结构控制基本理论
        5.2.1 滑模控制的基本问题
        5.2.2 滑模控制的设计思想
    5.3 4 -SPS/CS并联机构滑模控制系统
        5.3.1 控制策略制定
        5.3.2 4 -SPS/CS并联机构滑模控制律
    5.4 滑模控制律稳定性分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间获得的研究成果



本文编号：3495340