Delta并联机构运动控制技术研究

发布时间：2017-06-19 20:11

  本文关键词：Delta并联机构运动控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济与社会的进一步发展,对于普通大众来说在物质上都有所提高,相应的各项消费的成本也相应的增加,这就造成了所需要的劳动力的成本增加。同时伴随我国人口老龄化的日益严重,老年人数目越来越多,造成劳动力匮乏。此外,我国经济进入新常态,急需对产业结构进行调整,设计和开发高速、高精度的自动化产品来代替落后的人力就显得十分必要了。本课题针对Delta机构在拾取、打印、装配等领域的应用,对其运动控制技术进行了研究,使其能够在工业自动化领域能够发挥重要的作用。首先,对Delta机构的整体结构进行了分析,设计了满足要求的Delta机构,建立了其三维模型并用adams建立了机构的仿真模型。然后对其机构建立合理的坐标系并简化其机构,完成了机构正逆解的数学表达式的整个推演过程,实现了机构的位置分析。将得到的正逆解方程的表达式与adams的仿真模型进行比较,验证了所得的式子的正确性。其次,分析机构的三种奇异位形,得出了其是在什么情况下发生的并采取约束条件避免其发生。然后研究了机构的运动空间并用几何的方法分析了空间对主要尺寸的约束。最后选取条件数为优化指标,建立需要的表达式,采用遗传算法完成了尺寸的优化。接下来,首先对机构的运动规划进行了研究,为了生成起点、终点间的轨迹分析了常用的插补算法。然后,为了保证机构运动中速度的连续性、平稳性,对梯形的速度规划方式进行了改进,得到了改进后的算法,完成了整个轨迹规划过程。最后,对机构运动的控制器进行了研究。首先,分析了机构的控制策略,采用了基于运动学的控制方法并确定了电机的模型。然后分析了电机各环的控制方法并建立了Simulink控制框图,最后为了更好的进行控制设计了模糊PID控制器。在设计的过程中分析了它的各个组成部分并建立了整个控制器的模型,最后通过结果可以看出,所设计的控制器响应更快,稳定性更好,跟踪轨迹性能更好。
【关键词】：Delta并联机构 位置分析 尺寸优化 运动规划 模糊PID控制器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 Delta机构运动学研究现状11
• 1.2.2 Delta机构尺寸优化研究现状11-13
• 1.2.3 Delta机构运动规划研究现状13-14
• 1.2.4 Delta机构控制器研究现状14-16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 第2章 DELTA机构总体设计与位置分析17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 DELTA机构的总体设计与仿真模型的建立17-19
• 2.2.1 Delta机构的总体结构设计17-18
• 2.2.2 adams仿真模型的建立18-19
• 2.3 DELTA机构的位置分析19-25
• 2.3.1 机构的简化19-20
• 2.3.2 机构的位置逆解分析20-22
• 2.3.3 机构的位置正解分析22-25
• 2.4 DELTA机构的正逆解验证25-27
• 2.4.1 逆解验证25-26
• 2.4.2 正解验证26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 DELTA并联机构的尺寸优化28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 奇异位形分析28-31
• 3.2.1 Jacobi矩阵28-29
• 3.2.2 机构的奇异位形分析29-31
• 3.3 约束条件与尺寸范围31-34
• 3.3.1 工作空间的约束31-33
• 3.3.2 机构干涉与球饺的约束33
• 3.3.3 尺寸的范围33-34
• 3.4 目标函数的建立34-40
• 3.4.1 优化性能指标34-35
• 3.4.2 目标函数的建立35-36
• 3.4.3 目标函数的求解36-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 DELTA并联机构的运动规划42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 轨迹的生成42-46
• 4.2.1 直线插补42-43
• 4.2.2 圆弧插补43-46
• 4.3 速度规划46-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 DELTA并联机构伺服系统与模糊PID控制器的设计51-66
• 5.1 引言51
• 5.2 控制方法的选择51-52
• 5.2.1 运动学控制器51-52
• 5.2.2 动力学控制器52
• 5.3 控制模型的建立52-57
• 5.3.1 电机的选择52-53
• 5.3.2 电机d-q轴模型的建立53-54
• 5.3.3 电机三闭环控制模型的建立54-57
• 5.4 模糊PID控制器的设计57-61
• 5.4.1 模糊PID控制器57-58
• 5.4.2 量化因子、比例因子的确定58
• 5.4.3 隶属函数的确定58-59
• 5.4.4 模糊规则的确定59-61
• 5.5 仿真模型的建立与结果分析61-65
• 5.6 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

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1 张纯祥，刘小伟，，罗达玲，李冕丰;MONTE CARLO CALCULATION OF ENERGY DEPOSITION BY DELTA RAYS AROUND ION TRACKS[J];Nuclear Science and Techniques;1994年03期

2 ;NUMERICAL SIMULATION OF VORTEX BREAKDOWN ON A DELTA WING AT LOW SPEED[J];Chinese Journal of Aeronautics;1996年04期

3 王资生,马中玉;EXCITATION OF THE DELTA-BARYON WITH DENSITY DEPENDENCE IN QUASIELASTIC ELECTRON SCATTERING[J];青岛大学学报(自然科学版);1997年02期

4 ;STABILIZATION OF THE YELLOW RIVER CHANNEL AND DEVELOPMENT OF THE DELTA[J];International Journal of Sediment Research;1998年02期

5 袁礼,忻鼎定;COMPARISON OF THE EXPERIMENTAL AND COMPUTATIONAL STUDY ON THE EFFECTS OF VORTEX CONTROL BY DEFLECTING FLAPS ON A HIGHLY SWEPT DELTA WING[J];Chinese Journal of Aeronautics;1998年04期

6 黄继勋,王艳东,范跃祖;INTEGRATED GPS/INS OF PSEUDO-RANGE DELTA-RANGE SEM I-PHYSICAL SIMULATION SRESEARCH[J];Chinese Journal of Aeronautics;1999年04期

7 ;NUMERICAL MODELING OF THE SEABED MORPHOLOGY OF THE SUBAQUEOUS YELLOW RIVER DELTA[J];International Journal of Sediment Research;2001年04期

8 Yusaku Kaneshiro;Hiromi Sato;Masahiro Ishibashi;;UR DELTA发型沙龙[J];现代装饰;2011年07期

9 ;System analysis of structure of water resources and eco-environment in Yellow river delta,China[J];Journal of Geoscientific Research in Northeast Asia;1998年01期

10 ;Delta荣膺“中国楼控市场十大优秀品牌”殊荣[J];现代建筑电气;2013年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;Modified Fault Isolation Filter for Networked Control System with Send-on-delta Sampling[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

2 Z.Y.Zheng;Z.M.Chen;Y.D.Chen;B.F.Fan;H.Jiang;G.Wang;;Study of Mobility Behavior of Si-Delta-Doped GaN[A];第十二届全国MOCVD学术会议论文集[C];2012年

3 陈翔;陈训;;DELTA系统在杜鹃属分类研究中的应用[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编（1933-2008）[C];2008年

4 Ngai Wong;Tung-Sang Ng;;Roundoff Noise Analysis and Minimization of a Modified Delta Direct-form IIR Structure[A];第十九届中国控制会议论文集（一）[C];2000年

5 ;A Study on the impact of sand extraction on riverbed evolution in lower reaches and delta of the Dongjiang River[A];海洋地质、矿产资源与环境学术研讨会论文摘要集[C];2006年

6 徐贞仲;何绍求;张旭;;delta-阿片受体透膜性拮抗剂通过抑制受体降解调节受体上膜[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年

7 李金刚;李佳;钟彦儒;;一种基于DELTA逆变器的中频电源波形整形新方法的仿真研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

8 赵博;张旭;;病理条件下速激肽前体表达变化时delta-阿片受体分捡和运输的调节[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年

9 李俊青;冯瑞强;闫文娟;江建明;杨德鸿;;甲状旁腺激素经磷脂酶C非依赖途径激活蛋白激酶C和蛋白激酶C-delta[A];中华医学会第六次全国骨质疏松和骨矿盐疾病学术会议暨中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会成立十周年论文汇编[C];2011年

10 陈志涛;杨学林;杨志坚;张国义;;MOCVD Mn-delta生长GaN：Mn的结构和磁学性质[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 海通期货 胡来兮;期权独有的Delta魅力[N];期货日报;2014年

2 海通期货 完颜志翰;Delta风险的对冲[N];期货日报;2014年

3 杨波;Delta One业务的运行机制与风险[N];期货日报;2014年

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1 李迪;高性能sigma-delta ADC的设计与研究[D];西安电子科技大学;2010年

2 张利敏;基于动力学指标的Delta高速并联机械手集成优化设计方法研究[D];天津大学;2011年

3 张文昌;Delta机械手视觉控制系统研究与开发[D];天津大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李璇;一类T-S模糊Delta算子系统的研究[D];燕山大学;2015年

2 黄福祥;磁强计中Sigma-Delta DAC的设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 徐灿;四阶完全前馈结构sigma-delta ADC设计[D];电子科技大学;2014年

4 邵鸣;应用于sigma-delta ADC的DWA算法的研究与实现[D];西安电子科技大学;2014年

5 齐春明;广义Delta算子系统的耗散性研究[D];青岛大学;2015年

6 刘琳;广义Delta算子系统的H_∞性能分析及控制[D];青岛大学;2015年

7 李磊;基于Delta方法的个股期权业务的保证金管理[D];对外经济贸易大学;2015年

8 童明浩;四自由度Delta并联机械手结构与控制系统研究[D];湖北工业大学;2016年

9 刘亚男;基于PC的视觉引导DELTA机械手高速分拣系统设计[D];山东大学;2016年

10 范鑫;基于Delta算子的网络系统鲁棒H_∞滤波[D];郑州大学;2016年

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