本文關鍵詞：三平動并聯(lián)遙操縱機械手的控制策略研究

  更多相關文章： 遙操縱 并聯(lián)機構 力覺反饋 位置空間 模糊PID

【摘要】：基于力覺臨場感的雙向伺服控制系統(tǒng)是主-從機器人遙操縱系統(tǒng)的核心部分,如何將遙操縱系統(tǒng)中從手端位置和力信息正確的反饋到主端控制器,并通過合理的控制器算法以保證雙向伺服系統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性以及動、靜態(tài)性能是遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)的重要課題。本文結合國家自然科學基金項目“遙操縱多自由度電液伺服機械手力反饋控制策略”(項目編號:50975118),針對新型三自由度并聯(lián)平動機械手,提出基于位置約束空間的新型雙向伺服控制策略。針對六自由度并聯(lián)機構位置正解解算困難、運動空間小、標定困難以及動平臺的位置與方向強耦合等缺點,設計了三自由度平動并聯(lián)機構,使用D-H法推導其運動學正、逆解方程以及拉格朗日法動力學公式,研究了其工作空間和奇異性問題。針對傳統(tǒng)雙向伺服控制策略不能準確反映從端反饋力的問題,在傳統(tǒng)位差-力差力反饋控制策略的基礎上,提出基于位置空間的控制策略,以增益矩陣代替數(shù)值增益,對反饋力的大小和方向進行優(yōu)化。討論了機械手在結構約束和障礙物約束兩種情況下位置空間矩陣的建立方法。以本文的三自由度并聯(lián)平動機械手為例推導位置空間的一般建立方法。對于機械手的運動控制器設計,本文使用基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID算法的控制器,在傳統(tǒng)PID控制的基礎上,使用模糊控制規(guī)則對其參數(shù)進行整定,極大的改善了系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性。通過Simulink對三平動并聯(lián)機構進行建模,建立主從結構伺服系統(tǒng)模型,對傳統(tǒng)力差-位差型控制策略和基于位置空間的控制策略的控制效果進行比較。仿真結果表明,基于位置空間的雙向伺服控制策略,從手能夠更加準確的反應從端的干涉力的大小和方向,使系統(tǒng)具備更加真實的力覺臨場感。
【關鍵詞】：遙操縱 并聯(lián)機構 力覺反饋 位置空間 模糊PID
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 遙操縱機器人與雙向伺服控制系統(tǒng)9-11
• 1.1.1 遙操縱機器人技術概述9-10
• 1.1.2 臨場感技術10-11
• 1.2 并聯(lián)機構及其控制方法概述11-17
• 1.2.1 并聯(lián)機構發(fā)展概述12-14
• 1.2.2 并聯(lián)機構的分類與應用14-16
• 1.2.3 并聯(lián)機構控制器設計概述16-17
• 1.3 主-從雙向伺服系統(tǒng)控制策略分析17-21
• 1.3.1 四通道控制結構17-18
• 1.3.2 三通道控制結構18-19
• 1.3.3 二通道控制結構19-21
• 1.4 本文主要研究內容21-23
• 第2章 三自由度并聯(lián)平動結構機械手的分析與研究23-35
• 2.1 三自由度并聯(lián)平動結構運動學分析24-29
• 2.2 三平動并聯(lián)機構的工作空間和奇異性分析29-31
• 2.3 三自由度并聯(lián)平動機構的動力學分析31-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第3章 遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)的組35-49
• 3.1 交流感應同步電機35-40
• 3.1.1 永磁同步電機概述36
• 3.1.2 永磁同步電機的數(shù)學模型36-40
• 3.2 永磁同步電機全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)40-45
• 3.2.1 基于DSP的交流永磁電機伺服控制器40-41
• 3.2.2 交流永磁電機伺服控制系統(tǒng)的控制方法41-42
• 3.2.3 永磁同步電機系統(tǒng)的建模與仿真42-45
• 3.3 力傳感器信號采樣調理電路設計45-47
• 3.4 本章小結47-49
• 第4章 基于位置空間的雙向伺服系統(tǒng)的控制策略49-67
• 4.1 基于位置空間的新型控制策略49-56
• 4.1.1 位置空間理論研究的必要性49-53
• 4.1.2 位置空間理論的理論基礎53-56
• 4.2 位置空間理論的一般建立方法推導56-63
• 4.3 新型雙向伺服控制策略的穩(wěn)定性研究63-65
• 4.4 本章小結65-67
• 第5章 基于模糊邏輯PID的控制器設計67-77
• 5.1 PID控制原理67-68
• 5.2 基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID控制器結構68-72
• 5.2.1 模糊化69
• 5.2.2 建立模糊控制規(guī)則69-72
• 5.2.3 去模糊化72
• 5.3 基于模糊邏輯參數(shù)整定的PID控制器的仿真72-75
• 5.4 本章小結75-77
• 第6章 遙操縱雙向伺服系統(tǒng)的建模與仿真77-85
• 6.1 三自由度并聯(lián)平動機械臂的機械結構建模77-78
• 6.2 遙操縱雙向伺服控制系統(tǒng)模型的建立與仿真78-83
• 6.2.1 從手無干涉狀態(tài)下仿真79-81
• 6.2.2 從手受干涉狀態(tài)下仿真81-83
• 6.3 本章小結83-85
• 第7章 總結與展望85-87
• 7.1 論文成果總結85
• 7.2 工作展望85-87
• 致謝87-89
• 參考文獻89-91

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本文編號：1046887