基于新型趋近律的混联式汽车电泳涂装输送机构的动力学滑模控制研究

发布时间：2020-07-31 19:23

【摘要】：为弥补现有汽车电泳涂装输送机构采用悬臂梁结构的不足,本课题组研制了一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构。本文将以此输送机构为研究对象,着重研究其高性能控制问题。混联机构是一种非线性、强耦合、多变量的复杂系统,与运动学控制相比,动力学控制考虑机构的动力学特性与耦合关系,故理论上可获得更好的控制效果。传统动力学控制方法如PD控制与计算力矩控制多依赖于精确的动力学模型,因此采用上述传统动力学控制方法的控制效果欠佳。滑模控制具有响应速度快、对系统参数变化与外界扰动不敏感及易于实现等优点,将其用于混联机构能够提高输送机构的控制性能。但滑模控制是一种非连续型的控制算法,由于控制算法中切换函数的存在,控制系统存在抖振问题,从而影响系统的控制性能。针对上述滑模控制的抖振问题,本文设计了一种新型趋近律,该趋近律可根据系统状态距离平衡点的远近实时改变趋近速度,缩短趋近时间,具体方法为:当系统状态点远离滑模滑模面时,提高趋近速度,在系统状态距滑模面较近时,快速降低趋近速度。然后基于所提出的新型趋近律,提出一种基于该新型趋近律的动力学滑模控制方法,该方法能够提高系统的调节速度、跟踪精度和鲁棒性,同时削弱滑模控制抖振,从而实现输送机构的高性能控制。本文首先综述了汽车电泳涂装输送设备和混联机构的发展概况、应用背景、建模方法以及控制算法,并详细介绍了常用的解决滑模控制抖振问题的方法;其次,对汽车电泳涂装输送机构进行运动学分析,得到机构的运动学正、逆解方程,推导出输送机构的雅克比矩阵,并进行运动学的MATLAB仿真验证;然后,在运动学的基础上,采用Lagrange方法建立包含摩擦力、参数不确定以及未知干扰的输送机构动力学模型,并对此模型进行仿真分析,以验证动力学模型的正确性;接着,以输送机构动力学模型为基础,为了提高系统的调节速度、跟踪精度与鲁棒性,并且抑制滑模控制抖振,研究设计了一种新型趋近律的动力学滑模控制器,理论证明了该控制算法的稳定性,并将其与指数趋近律动力学滑模控制进行MATLAB仿真比较,结果验证了本文所设计的新型趋近律动力学滑模控制能够有效提高输送机构的控制性能;最后,构建输送机构的新型趋近律动力学滑模控制系统实验平台,并基于该实验平台完成输送机构的运动控制实验,实验结果进一步验证了本文所提出新型趋近律动力学滑模控制算法的可行性与有效性。
【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
【图文】：

自行葫芦,输送机

基于新型趋近律的混联式汽车电泳涂装输送机构的动力学滑模控制研究有接油装置，可让车身免于二次污染。根据工件存储方式不同可分成直线积放型和斜置积放型两种类型，直线积放型常用于涂装车型较宽时，而斜置积放型常在车型较长时使用。由于车身出、入槽的角度较小(约为o30 )，很容易导致车体内腔排气效果变差、车身拐角区域电泳效果不佳，无法排除车顶气包。

槽液,输送机构,输送机,推杆

不到的问题。因此该类型输送机只适合涂装质量要求低、生产数量少的涂装生产线。(2) 推杆式输送机。此类输送机构属于20 世纪80年代发展起来的一种自动化输送装置，如图1.2所示，它是一种单链输送机构，常安装在前处理、电泳装置的上方，可根据不同输送速度以及不同车距进行多条推杆组合，具有自动转载、多锁功能、积放存储等功能。在连续式生产系统中，常选用该种类型的输送机。它的输送轨道有上、下两层，上层为牵引导轨，下层为承载导轨，由双槽钢组成。推杆链布置在槽液的正上方，槽液的正上方

式输送机,摆杆

o45 入槽，降低液体槽的体积，缩短了车身前处理的时间以及减小了电泳线的铺设长度，缩短工程周期，降低设备的投资成本，如图1.3所示。轨道和牵引链条装于槽体两侧，减弱了槽中腐蚀性液体对车体、轨道等工件的侵蚀程度，可有效地避免在输送过程中对车身的二次污染，延长机构工件的使用寿命，节约维护资金的投入。但是由于车体在涂装过程中无法实现翻转式涂装，因此车身表面难以得到完全涂装，并且会存在车顶气包遗留等问题。图 1.3 摆杆式输送机图 1.4 多功能穿梭机Fig. 1.3 The swing rod conveyor Fig. 1.4 The multifunction shuttle

【参考文献】