平面索牵引并联机器人控制系统的设计及实现
发布时间：2021-01-28 18:34
索牵引并联机器人（Cable-Driven Parallel Robot,CDPR）是一种新型有着特殊用途的并联机器人,由于其与传统机器人相比,具有运动速度快、惯性小、工作空间大等许多优点,因此受到了国内外学者的广泛关注,而控制问题则是其中的热点和难点,具有重要的理论和实际研究价值。本文在已有成果的基础上,重点对平面索牵引并联机器人（Planar Cable-Driven Parallel Robot,PCDPR）的控制问题进行研究,搭建了PCDPR的运动控制系统样机,检验了控制方案的可行性。本文的主要工作如下:1.建立了4索牵引的2自由度PCDPR的运动学和动力学模型,进行了运动学和动力学的分析,结合了末端执行器模型、驱动单元模型、索模型和静力学模型,建立了系统动力学模型,为后续对动力学控制问题的研究提供了理论的支持。2.阐述了常规控制算法如PID控制的不足,考虑到被控对象的非线性、不确定性和外界扰动,设计了滑模变结构控制算法,并且进行了仿真,结果表明运动轨迹较为精确。3.考虑了状态变量和控制量的占比,设计了线性二次型最优控制器,分析了控制算法的稳定性,从而使得控制量和控制误差之间有...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国第一台6自由度并联机器人样机
个热门的科学研究问题。美国是最早研究 CDPR 的国家，20 世纪 80 年代，美国国家标准技术研究院启动了 RoboCrane 项目，设计了用于货物吊装、空中救援、加工制造等领域的RoboCrane模型，如图1.2所示是一种自动吊装钢梁单元的RoboCrane样机。1992 年，RoboCrane 被美国科技新时代杂志评选为年度最佳新产品之一[6]，受到了广泛的关注。此后，CDPR 各方面的研究开始发展了起来，涉及到了诸多领域，下面介绍一些典型的应用。图1.2 一种自动吊装钢梁单元的 RoboCrane 样机CDPR 可以应用在大型的射电望远镜中。1993 年，来自不同国家的科学家提出了研制平方公里阵列射电望远镜（Square Kilometre Array， SKA）的建议。在此之后，我国学者将 CDPR 作为 SKA 的一部分
图1.3 FAST 50m 射电望远镜模型在摄像机系统。最近几年，索牵引摄像机这。在体育赛事[9]、电视台春节晚会上，一种和演员的精彩表演，不会受地面一些障碍物传统的摄像机不能达到的拍摄角度，具有拍摄在发达国家，索牵引摄像机的技术早已非常的应用，例如美国研究的 Skycam 和德国研索牵引摄像机领域的研究主要是在理论和模idercam 或者 Skycam，但是它们的租金非常研究这种 CDPR 的控制技术，设计先进的摄
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蚁群算法的机器人系统LQR最优控制研究[J]. 武凌宇,王晓东,吴建德. 传感器与微系统. 2018(01)
[2]一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究[J]. 韦慧玲,仇原鹰,盛英. 振动与冲击. 2017(09)
[3]两轮自平衡机器人的LQR改进控制[J]. 武俊峰,张继段. 哈尔滨理工大学学报. 2012(06)
[4]数控系统的优点及功能[J]. 桑国兴. 数字技术与应用. 2011(03)
[5]基于遗传算法的LQR算法中权矩阵的优化分析[J]. 郭一峰,徐赵东,涂青,冉成崧. 振动与冲击. 2010(11)
[6]柔索驱动并联机器人运动控制研究[J]. 訾斌,朱真才,杜敬利. 振动与冲击. 2009(09)
[7]用于低速风洞飞行器气动导数试验的绳牵引并联支撑系统[J]. 郑亚青,林麒,刘雄伟,Mitrouchev Peter. 航空学报. 2009(08)
[8]绳索牵引并联康复机器人的建模与控制[J]. 张立勋,刘攀,王克义,张今瑜. 哈尔滨工程大学学报. 2009(01)
[9]超大型天线馈源舱柔索支撑结构动力学分析与跟踪控制[J]. 訾斌,段宝岩,杜敬利. 控制理论与应用. 2007(06)
[10]基于PC+NC结构的数控系统的研究与开发[J]. 陈志育,秦现生,任松涛. 组合机床与自动化加工技术. 2007(04)
博士论文
[1]绳牵引并联机器人的力学分析与性能优化[D]. 苏宇.西安电子科技大学 2014
[2]两种并联机器人的机构性能分析与运动控制研究[D]. 刘欣.西安电子科技大学 2009
[3]埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D]. 吴克恭.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]柔索牵引摄像机器人的云台设计和控制研究[D]. 姚鹏飞.西安电子科技大学 2015
[2]柔索驱动并联机器人的建模与控制[D]. 李冉.太原科技大学 2015
[3]柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究[D]. 李长华.太原科技大学 2014
[4]两轮自平衡机器人的建模、控制与实验研究[D]. 袁俊.西安电子科技大学 2014
[5]四索牵引摄像机器人的动力学建模及仿真[D]. 寇帅伟.西安电子科技大学 2014
[6]柔索牵引摄像机器人控制系统的设计与实现[D]. 王龙.西安电子科技大学 2014
[7]基于遗传算法的自平衡两轮机器人稳定控制研究[D]. 张继段.哈尔滨理工大学 2013
[8]四索牵引摄像机控制系统的软硬件设计及实现[D]. 高黎.西安电子科技大学 2013
[9]绳牵引并联机构分析与控制的研究[D]. 刘华生.华侨大学 2004
本文编号：3005477
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国第一台6自由度并联机器人样机
个热门的科学研究问题。美国是最早研究 CDPR 的国家，20 世纪 80 年代，美国国家标准技术研究院启动了 RoboCrane 项目，设计了用于货物吊装、空中救援、加工制造等领域的RoboCrane模型，如图1.2所示是一种自动吊装钢梁单元的RoboCrane样机。1992 年，RoboCrane 被美国科技新时代杂志评选为年度最佳新产品之一[6]，受到了广泛的关注。此后，CDPR 各方面的研究开始发展了起来，涉及到了诸多领域，下面介绍一些典型的应用。图1.2 一种自动吊装钢梁单元的 RoboCrane 样机CDPR 可以应用在大型的射电望远镜中。1993 年，来自不同国家的科学家提出了研制平方公里阵列射电望远镜（Square Kilometre Array， SKA）的建议。在此之后，我国学者将 CDPR 作为 SKA 的一部分
图1.3 FAST 50m 射电望远镜模型在摄像机系统。最近几年，索牵引摄像机这。在体育赛事[9]、电视台春节晚会上，一种和演员的精彩表演，不会受地面一些障碍物传统的摄像机不能达到的拍摄角度，具有拍摄在发达国家，索牵引摄像机的技术早已非常的应用，例如美国研究的 Skycam 和德国研索牵引摄像机领域的研究主要是在理论和模idercam 或者 Skycam，但是它们的租金非常研究这种 CDPR 的控制技术，设计先进的摄
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蚁群算法的机器人系统LQR最优控制研究[J]. 武凌宇,王晓东,吴建德. 传感器与微系统. 2018(01)
[2]一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究[J]. 韦慧玲,仇原鹰,盛英. 振动与冲击. 2017(09)
[3]两轮自平衡机器人的LQR改进控制[J]. 武俊峰,张继段. 哈尔滨理工大学学报. 2012(06)
[4]数控系统的优点及功能[J]. 桑国兴. 数字技术与应用. 2011(03)
[5]基于遗传算法的LQR算法中权矩阵的优化分析[J]. 郭一峰,徐赵东,涂青,冉成崧. 振动与冲击. 2010(11)
[6]柔索驱动并联机器人运动控制研究[J]. 訾斌,朱真才,杜敬利. 振动与冲击. 2009(09)
[7]用于低速风洞飞行器气动导数试验的绳牵引并联支撑系统[J]. 郑亚青,林麒,刘雄伟,Mitrouchev Peter. 航空学报. 2009(08)
[8]绳索牵引并联康复机器人的建模与控制[J]. 张立勋,刘攀,王克义,张今瑜. 哈尔滨工程大学学报. 2009(01)
[9]超大型天线馈源舱柔索支撑结构动力学分析与跟踪控制[J]. 訾斌,段宝岩,杜敬利. 控制理论与应用. 2007(06)
[10]基于PC+NC结构的数控系统的研究与开发[J]. 陈志育,秦现生,任松涛. 组合机床与自动化加工技术. 2007(04)
博士论文
[1]绳牵引并联机器人的力学分析与性能优化[D]. 苏宇.西安电子科技大学 2014
[2]两种并联机器人的机构性能分析与运动控制研究[D]. 刘欣.西安电子科技大学 2009
[3]埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D]. 吴克恭.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]柔索牵引摄像机器人的云台设计和控制研究[D]. 姚鹏飞.西安电子科技大学 2015
[2]柔索驱动并联机器人的建模与控制[D]. 李冉.太原科技大学 2015
[3]柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究[D]. 李长华.太原科技大学 2014
[4]两轮自平衡机器人的建模、控制与实验研究[D]. 袁俊.西安电子科技大学 2014
[5]四索牵引摄像机器人的动力学建模及仿真[D]. 寇帅伟.西安电子科技大学 2014
[6]柔索牵引摄像机器人控制系统的设计与实现[D]. 王龙.西安电子科技大学 2014
[7]基于遗传算法的自平衡两轮机器人稳定控制研究[D]. 张继段.哈尔滨理工大学 2013
[8]四索牵引摄像机控制系统的软硬件设计及实现[D]. 高黎.西安电子科技大学 2013
[9]绳牵引并联机构分析与控制的研究[D]. 刘华生.华侨大学 2004
本文编号：3005477
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