本文關(guān)鍵詞：平面并聯(lián)定位平臺運(yùn)動學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 平面并聯(lián)定位平臺 運(yùn)動學(xué)分析 SimMechanics模型 控制系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,生物工程、微電子技術(shù)、航空航天等學(xué)科已經(jīng)進(jìn)入了“亞微米—納米”時代,各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)操作精度的要求也越來越高。宏微雙重定位平臺系統(tǒng)不僅具有宏動定位平臺運(yùn)動范圍大、運(yùn)動速度快的優(yōu)點,同時也具備了微動定位平臺定位精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點,具有廣泛的應(yīng)用前景。本文基于國家自然科學(xué)基金“基于能量特性的柔性并聯(lián)精密定位平臺抑振控制研究”和江蘇省科技支撐計劃項目“顯微操作并聯(lián)精密定位平臺系統(tǒng)研制”,對宏微雙重精密定位平臺系統(tǒng)中的宏動定位平臺—平面并聯(lián)定位平臺,進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計,為后續(xù)宏微雙重定位平臺系統(tǒng)的研制提供技術(shù)支撐。主要開展了以下研究:首先,分析了平面并聯(lián)定位平臺的的結(jié)構(gòu)特點及自由度,建立了并聯(lián)定位平臺的運(yùn)動學(xué)反解模型,討論了并聯(lián)定位平臺的奇異性問題,給出了判斷奇異性的一般方法并列舉了某些奇異位形,分析了并聯(lián)定位平臺的最大工作空間和定方位工作空間并確定了一個并聯(lián)定位平臺的可執(zhí)行工作空間。其次,建立了平面并聯(lián)定位平臺的Pro/E模型,通過Pro/E軟件和MATLAB軟件的關(guān)聯(lián)導(dǎo)出了并聯(lián)定位平臺的Sim Mechanics模型,在Sim Mechanics模型中添加了驅(qū)動、檢測等模塊,用典型的直線和圓弧軌跡進(jìn)行仿真,驗證了平面并聯(lián)定位平臺模型的準(zhǔn)確性,并實現(xiàn)了并聯(lián)定位平臺可視化動畫仿真。再次,設(shè)計了平面并聯(lián)定位平臺的控制系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)采用“上位機(jī)+運(yùn)動控制卡+驅(qū)動器+伺服電機(jī)+平面并聯(lián)定位平臺+檢測系統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)形式,軟件系統(tǒng)采用LABVIEW和MATLAB的聯(lián)合控制,主要采用“軌跡離散+插補(bǔ)運(yùn)動+實時反饋”的控制思想。分析了MPC08運(yùn)動控制卡的控制功能和優(yōu)點,進(jìn)行了伺服電機(jī)的驅(qū)動性能分析和參數(shù)設(shè)置,并對伺服電機(jī)的PID參數(shù)進(jìn)行了整定,設(shè)計了拉線尺傳感器檢測系統(tǒng)的安裝與測量方法,并對該檢測系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定,進(jìn)行了LABVIEW控制程序各個功能模塊的程序設(shè)計。最后,利用所設(shè)計的平面并聯(lián)定位平臺控制系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定實驗和軌跡跟蹤控制實驗。通過三個拉線尺傳感器和三個絕對編碼器的標(biāo)定實驗,驗證了平面并聯(lián)定位平臺理論模型的可靠性,進(jìn)行了并聯(lián)定位平臺直線軌跡跟蹤運(yùn)動和圓弧軌跡跟蹤運(yùn)動實驗,通過實驗數(shù)據(jù)驗證了設(shè)計的平面并聯(lián)定位平臺控制系統(tǒng)的可實現(xiàn)性和高精度性。
【關(guān)鍵詞】：平面并聯(lián)定位平臺 運(yùn)動學(xué)分析 SimMechanics模型 控制系統(tǒng)設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH112;TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-24
• 1.1 課題背景與研究意義18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 目前存在的問題22
• 1.4 主要研究內(nèi)容22-24
• 2 平面并聯(lián)定位平臺的運(yùn)動學(xué)分析24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 平面并聯(lián)定位平臺的運(yùn)動學(xué)反解分析24-29
• 2.3 平面并聯(lián)定位平臺的奇異性分析29-31
• 2.4 平面并聯(lián)定位平臺工作空間分析31-34
• 2.5 平面并聯(lián)定位平臺運(yùn)動學(xué)標(biāo)定34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 平面并聯(lián)定位平臺系統(tǒng)建模和運(yùn)動學(xué)仿真37-46
• 3.1 引言37
• 3.2 平面并聯(lián)定位平臺Pro/E模型建立37-40
• 3.3 平面并聯(lián)定位平臺simmechanics模型的建立40-42
• 3.4 平面并聯(lián)定位平臺仿真實驗42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 平面并聯(lián)定位平臺控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 平面并聯(lián)定位平臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計46-53
• 4.3 平面并聯(lián)定位平臺控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計53-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 平面并聯(lián)定位平臺實驗62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 伺服電機(jī)PID整定實驗62-67
• 5.3 拉線尺傳感器檢測系統(tǒng)的標(biāo)定實驗67-69
• 5.4 平面并聯(lián)定位平臺標(biāo)定實驗69-71
• 5.5 平面并聯(lián)定位平臺軌跡跟蹤運(yùn)動實驗71-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 6 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 作者簡歷83-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

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本文編號：761980