基于加速度反馈的2-DOF并联机器人控制算法研究

摘要

随着社会生产的发展，机器人产业空前繁荣，但是当前的少自由度并联机器人远不能满足人们对智能化生产的需求，为此本论文针对一种2-DOF平面并联机器人开展相关研究。
　　建立了2-DOF平面并联机器人末端动平台与主动关节的转角之间的位置关系；采用拉格朗日函数建立平面五杆并联机构动力学模型，验证了平面五杆并联机构与2-DOF平面并联机器人的等价性。
　　以单轴系统为研究对象，系统阐述了加速度反馈控制的基本原理；从系统惯量与鲁棒性的角度分析，说明系统采用加速度反馈控制可以有效增加系统抵抗外界干扰和负载变化的能力；从系统稳定性角度说明系统加入加速度反馈控制可以有效改善其应对非线性摩擦时的系统特性；从系统的幅频特性角度分析阐明了系统在加入加速度反馈以后，能够使系统的固有频率增加，从而提高其抑制机械谐振的能力。
　　将加速度反馈控制应用到2-DOF平面并联机器人当中，分别求解PD控制、增广PD控制及加速度反馈控制的控制律，通过对比证明了加速度反馈控制在系统负载变化时的性能优越性，最后通过ADAMS与 MATLAB联合仿真，证明了加速度反馈控制是有效的。
　　为了消除加速度反馈给系统造成的的不确定性影响，在加速度反馈控制的基础上，引入滑模变结构控制，进一步提高系统的鲁棒性，同时提高系统的响应速度。研究对于该机器人的推广应用具有理论指导意义。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2机器人控制算法研究现状

1.3主要研究内容与结构安排

第二章 2-DOF并联机器人动力学建模

2.1引言

2.2 2-DOF平面并联机器人运动学

2.3机器人动力学

2.4 2-DOF并联机器人的ADAMS虚拟样机模型建模

2.5本章小结

第三章 单轴系统的加速度反馈控制

3.1引言

3.2加速度反馈分析

3.3加速度反馈控制的作用

3.4加速度反馈控制仿真分析

3.5本章小结

第四章 2-DOF并联机器人加速度反馈控制系统设计

4.1引言

4.2 2-DOF并联机器人加速度反馈控制器设计

4.3仿真与分析

4.4本章小结

第五章 基于滑模变结构的2-DOF并联机器人加速度反馈控制

5.1引言

5.2滑模变结构基础知识

5.3基于滑模变结构的加速度反馈控制器设计

5.4 MATLAB与ADAMS联合仿真分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2不足与展望

参考文献

致谢