本文關(guān)鍵詞：新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)結(jié)合擾動觀測器的滑模控制

  更多相關(guān)文章： 混聯(lián)機(jī)構(gòu) 動力學(xué)模型 滑�？刂� 擾動觀測器 UMAC

【摘要】：現(xiàn)代化汽車制造中,汽車電泳涂裝輸送系統(tǒng)貫穿于汽車涂裝生產(chǎn)線的全過程。傳統(tǒng)的懸掛式輸送系統(tǒng)存在車身易受污染,頂蓋及空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)的空氣排不盡等問題;擺桿鏈輸送機(jī)解決了車身污染的問題,但無法根除車頂空氣包;國際先進(jìn)的Ro Dip輸送機(jī)和多功能穿梭機(jī)等都是懸臂梁結(jié)構(gòu),承受重載荷、大載荷的能力較差,柔性化水平不高。本課題組基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)研制了一種新型汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)�；炻�(lián)機(jī)構(gòu)是一個具有多變量、高度非線性與耦合性的被控對象,已有的基于動力學(xué)模型控制方法的控制效果依賴于混聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的準(zhǔn)確性�；炻�(lián)機(jī)構(gòu)的閉鏈結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)約束使其動力學(xué)模型較為復(fù)雜,另外,實(shí)際工程系統(tǒng)中由物理參數(shù)測量誤差引起的參數(shù)不確定性、模型誤差以及系統(tǒng)存在的摩擦力和外部未知擾動,使得難以建立準(zhǔn)確的動力學(xué)模型,因此傳統(tǒng)的PID控制無法滿足混聯(lián)機(jī)構(gòu)的高性能跟蹤控制�；？刂朴捎诰哂许憫�(yīng)快速、對外界擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、無需系統(tǒng)在線辯識、物理實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn),因而具有良好的適應(yīng)性和魯棒性,適用于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制。然而,當(dāng)參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動變化較大時,過高的開關(guān)增益將引起系統(tǒng)較大的抖振,從而磨損物理系統(tǒng)。為了克服滑模控制的上述問題,并使系統(tǒng)獲得更好的控制性能、更強(qiáng)的魯棒性,針對存在參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動的新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu),本文提出了一種將滑�？刂婆c擾動觀測器相結(jié)合的控制方法。本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送設(shè)備的發(fā)展,以及混聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀;其次針對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)建立運(yùn)動學(xué)逆解模型、運(yùn)動學(xué)正解模型、雅可比矩陣,并對輸送機(jī)構(gòu)的位置逆解進(jìn)行MATLAB仿真,驗(yàn)證運(yùn)動學(xué)分析的正確性;接著采用拉格朗日法建立輸送機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型,并對所建立模型進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證所建立模型的可靠性;考慮輸送機(jī)構(gòu)在實(shí)際控制中存在參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動,為消除其對系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響,提高機(jī)構(gòu)的控制性能,提出了一種結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂撇呗浴８鶕�(jù)該機(jī)構(gòu)的控制要求,設(shè)計滑模控制器,并設(shè)計非線性擾動觀測器對系統(tǒng)存在的參數(shù)不確定性、模型誤差、摩擦力和外部未知擾動進(jìn)行估計,把估計值作為擾動補(bǔ)償量。然后,運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了所提出控制方法的穩(wěn)定性,并將所設(shè)計的控制方法與單純的滑�？刂七M(jìn)行MATLAB仿真比較。仿真結(jié)果證明了本文所提出的結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂品椒ú粌H使系統(tǒng)獲得更好的控制性能,更強(qiáng)的魯棒性,而且可削弱滑�？刂频亩墩�,從而實(shí)現(xiàn)對新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)的高性能跟蹤控制;然后采用“PC+UMAC”的分布式控制方式,完成輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計,基于Pewin32Pro2開發(fā)下位機(jī)的運(yùn)動程序,基于VS2013集成開發(fā)環(huán)境及MFC軟件開發(fā)包設(shè)計上位機(jī)人機(jī)界面,完成輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。最后基于該控制系統(tǒng),對所設(shè)計的結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂扑惴ㄟM(jìn)行實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證所設(shè)計控制算法的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機(jī)構(gòu) 動力學(xué)模型 滑�？刂� 擾動觀測器 UMAC
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U468.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 課題研究背景及意義11-12
• 1.3 汽車電泳涂裝輸送設(shè)備概述12-16
• 1.4 混聯(lián)機(jī)構(gòu)概述及其控制研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 混聯(lián)機(jī)構(gòu)概述16-17
• 1.4.2 混聯(lián)機(jī)構(gòu)及其控制研究現(xiàn)狀17-20
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容及目的意義20-22
• 1.5.1 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.5.2 本文的主要研究目的和意義21-22
• 1.6 本章小結(jié)22-23
• 第二章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)簡介23-24
• 2.3 升降翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析24-28
• 2.3.1 升降翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位置逆解24-27
• 2.3.2 升降翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位置正解27-28
• 2.3.3 升降翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)雅可比矩陣28
• 2.4 輸送機(jī)構(gòu)的期望軌跡確定及運(yùn)動學(xué)逆解仿真28-31
• 2.4.1 汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)的期望軌跡確定28-30
• 2.4.2 運(yùn)動學(xué)逆解仿真30-31
• 2.5 本文小結(jié)31-32
• 第三章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)建模32-44
• 3.2.1 拉格朗日法原理及建模步驟32-34
• 3.2.2 輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的建立34-42
• 3.2.3 輸送機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的仿真與分析42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂蒲芯�45-64
• 4.1 引言45
• 4.2 滑�？刂频幕驹砑盎？刂破髟O(shè)計45-49
• 4.2.1 滑�？刂苹驹�45-47
• 4.2.2 輸送機(jī)構(gòu)滑�？刂破鞯脑O(shè)計47-49
• 4.3 擾動觀測器的基本原理及其設(shè)計49-54
• 4.3.1 擾動觀測器簡介49
• 4.3.2 擾動觀測器研究現(xiàn)狀49-51
• 4.3.3 擾動觀測器的設(shè)計51-54
• 4.4 結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂破髟O(shè)計54-55
• 4.5 結(jié)合擾動觀測器的滑�？刂破鞣抡娣治�55-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)研究64-85
• 5.1 引言64
• 5.2 新型混聯(lián)式汽車電泳涂裝輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)64-66
• 5.3 輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計66-72
• 5.3.1 上位機(jī)開發(fā)平臺66
• 5.3.2 下位機(jī)運(yùn)動控制器 UMAC66-68
• 5.3.3 伺服系統(tǒng)68-70
• 5.3.4 位置檢測系統(tǒng)70
• 5.3.5 控制系統(tǒng)供電電路70-72
• 5.4 輸送機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計72-82
• 5.4.1 UMAC軟件開發(fā)環(huán)境72-74
• 5.4.2 UMAC控制變量及指令系統(tǒng)74-75
• 5.4.3 UMAC的調(diào)試75-77
• 5.4.4 上位機(jī)軟件設(shè)計77-82
• 5.5 輸送機(jī)構(gòu)控制實(shí)驗(yàn)82-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 第六章 全文總結(jié)85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與成果92

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本文編號：992690