新型混联式汽车电泳涂装输送机构的改进积分次优二阶滑模控制

发布时间：2020-05-05 05:13

【摘要】：本课题组研制了一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构,能够弥补现有汽车电泳涂装输送机构承载能力较弱、柔性化水平不高的缺陷。本文以该新型混联式汽车电泳涂装输送机构为研究对象,着重研究在输送不同重量车身并且考虑电泳液阻力情况下,通过控制方法进一步提升输送机构的柔性水平。混联式汽车电泳涂装输送机构系统具有非线性、强耦合等特点,其闭链结构和运动学约束导致机构动力学模型较为复杂,且存在负载车型变化、电泳液阻力变化、摩擦力和外部干扰等不确定性因素。针对上述问题,考虑到滑模控制具有响应快速、对外部干扰和系统参数变化不敏感等优点,本文采用滑模控制策略以提升输送机构的柔性水平。然而传统滑模控制会产生抖振,降低系统控制性能。为解决滑模控制抖振问题,本文提出一种积分次优二阶滑模控制算法。为了进一步提升输送机构在更大不确定性和干扰下的柔性水平,本文基于有限状态机的切换控制提出一种改进积分次优二阶滑模控制算法,以实现新型混联式汽车电泳涂装输送机构的高性能控制。本文首先介绍了新型混联式汽车电泳涂装输送机构的研究背景,分析了提升输送机构系统柔性水平的控制方法;其次,将输送机构负载车型变化以及车身在电泳液中的阻力变化视作系统不确定性项,并通过计算分析输送机构的动态承载能力和最大电泳液阻力,得到输送机构控制系统的不确定性边界;然后,对输送机构进行运动学分析,建立运动学逆解模型,并求解出雅克比矩阵;在此基础上,对输送机构进行动力学分析,采用拉格朗日法建立输送机构包含电泳液阻力、摩擦力和外部干扰的动力学模型,并对动力学模型进行MATLAB仿真分析,以验证动力学模型的正确性,为控制器设计奠定基础;接着,为提升输送机构在负载车型车身变化与电泳液阻力变化情况下的柔性水平,本文基于所建立的动力学模型,研究设计一种积分次优二阶滑模控制器,理论证明了其稳定性和鲁棒性;在此基础上,为了进一步提升输送机构在更大不确定性和干扰下的柔性水平,本文基于有限状态机的切换控制提出一种改进积分次优二阶滑模控制算法,并理论证明了该控制算法的稳定性。在相同负载下,当系统存在外部干扰、摩擦力和电泳液阻力时,对积分次优二阶滑模控制器与改进积分次优二阶滑模控制器进行MATLAB仿真分析,结果表明,与积分次优二阶滑模控制器相比,在改进积分次优二阶滑模控制器的作用下,输送机构各主动关节具有较高的轨迹跟踪精度,并具有更好的鲁棒性能;在系统没有电泳液阻力和存在电泳液阻力的情况下对改进积分次优二阶滑模控制器进行MATLAB仿真分析,结果表明本文所提出的改进积分次优二阶滑模控制器对电泳液阻力具有较强的鲁棒性,能够保持良好的轨迹跟踪性能;对不同负载下的改进积分次优二阶滑模控制器进行MATLAB仿真分析,结果表明本文所提出的改进积分次优二阶滑模控制器在负载质量变化的情况下,各主动关节都能保持较高的轨迹跟踪精度,本文所设计的改进积分次优二阶滑模控制器能够有效提升机构的柔性水平。最后,完成新型混联式汽车电泳涂装输送机构的改进积分次优二阶滑模控制系统构建,并基于该实验平台完成输送机构改进积分次优二阶滑模控制实验,实验结果进一步验证了所设计改进积分次优二阶滑模控制器的可行性与有效性。
【图文】：

自行葫芦,输送机,积放式,悬挂链

[17]-[20]；摆杆式输送机虽然解决了槽液和车身污图1.1 自行葫芦输送机图图1.2 积放式悬挂链输送机Fig. 1.1 The hoist conveyor Fig. 1.2 The accumulating suspended conveyor

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[17]-[20]；摆杆式输送机虽然解决了槽液和车身污图1.1 自行葫芦输送机图图1.2 积放式悬挂链输送机Fig. 1.1 The hoist conveyor Fig. 1.2 The accumulating suspended conveyor
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U468.2

【参考文献】