本文關(guān)鍵詞：六索并聯(lián)機(jī)器人控制算法研究

  更多相關(guān)文章： 饋源支撐系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)建模 PID控制 自適應(yīng)交互理論 MATLAB仿真

【摘要】：500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡的饋源支撐系統(tǒng)采用柔索代替了連桿傳動(dòng),使其同時(shí)具有了并聯(lián)結(jié)構(gòu)和柔索驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),不僅有很高的精度和負(fù)載能力而且可以在較大的工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。六根柔索之間具有一定的耦合作用,并且百米級(jí)的柔索其自重是無(wú)法忽略的,同時(shí)大尺度的牽引運(yùn)動(dòng)容易受到風(fēng)載等外界環(huán)境的干擾。因此,從控制角度來(lái)說(shuō),饋源支撐系統(tǒng)是一個(gè)多變量、時(shí)變、非線性、具有耦合作用的系統(tǒng)。本文將對(duì)饋源支撐系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性以及控制方法控制策略進(jìn)行分析研究。針對(duì)饋源支撐系統(tǒng),首先對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析,將六根柔索形成的懸鏈線模型簡(jiǎn)化成為直線。在此基礎(chǔ)上利用拉格朗日第二類(lèi)方程對(duì)饋源支撐系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。然后利用MATLAB軟件對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真,從而驗(yàn)證了模型的合理性,從而對(duì)實(shí)現(xiàn)大射電望遠(yuǎn)鏡饋源支撐系統(tǒng)軌跡跟蹤的精確控制奠定基礎(chǔ)。針對(duì)饋源支撐系統(tǒng)的強(qiáng)耦合、時(shí)變性、多變量等特點(diǎn),并且在饋源艙運(yùn)行過(guò)程中容易受到風(fēng)載等外界環(huán)境的擾動(dòng)等的影響產(chǎn)生誤差。本文采用分散控制的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)饋源艙軌跡的跟蹤控制。同時(shí),在饋源支撐系統(tǒng)六個(gè)柔索子系統(tǒng)中提出了非線性自適應(yīng)交互PID控制策略,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)饋源支撐系統(tǒng)軌跡跟蹤的精確控制。此控制策略以傳統(tǒng)PID控制算法為基礎(chǔ),通過(guò)與自適應(yīng)交互理論相結(jié)合形成自適應(yīng)交互PID控制策略,從而可以根據(jù)系統(tǒng)誤差對(duì)PID控制算法的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí),結(jié)合非線性PID控制算法,緩解系統(tǒng)靜態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能之間以及穩(wěn)定性與控制性能之間的矛盾。通過(guò)編寫(xiě)并運(yùn)行MATLAB程序,得出在相同干擾序列情況下,相較于傳統(tǒng)PID控制算法,在使用非線性自適應(yīng)交互PID控制算法時(shí),最大誤差是前者的23%。在3m模型試驗(yàn)中,AB軸交點(diǎn)位置誤差的最大值的均值是前者的36.1%,響應(yīng)時(shí)間是前者的65.5%。驗(yàn)證了非線性自適應(yīng)交互PID控制算法與傳統(tǒng)PID控制算法相比,有更快的響應(yīng)速度、更小的超調(diào)量、更高的魯棒性能,更適合饋源支撐系統(tǒng)的跟蹤控制。同時(shí),非線性自適應(yīng)交互PID控制算法也可用于類(lèi)似的柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：饋源支撐系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)建模 PID控制 自適應(yīng)交互理論 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 機(jī)器人技術(shù)研究發(fā)展概況10-16
• 1.2.1 機(jī)器人研究概況10-12
• 1.2.2 柔索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 柔索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人控制的研究現(xiàn)狀16
• 1.3 FAST工程饋源支撐系統(tǒng)及技術(shù)指標(biāo)介紹16-18
• 1.3.1 饋源支撐系統(tǒng)介紹16-17
• 1.3.2 饋源艙及柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)17-18
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 六索并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與分析19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析19-27
• 2.2.1 柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)19-22
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型中的矢量分解22-24
• 2.2.3 柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模24-27
• 2.3 柔索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析27-32
• 2.4 出繩量的計(jì)算與位姿數(shù)據(jù)的反求32-35
• 2.4.1 出繩量的計(jì)算與程序框圖32-33
• 2.4.2 位姿數(shù)據(jù)的反求與程序框圖33-35
• 2.5 數(shù)學(xué)模型的分析與討論35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 非線性自適應(yīng)交互PID控制算法研究39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 FAST工程艙索控制系統(tǒng)39-42
• 3.3 傳統(tǒng)PID控制策略研究42-46
• 3.3.1 PID控制策略介紹42-43
• 3.3.2 數(shù)字PID控制算法43-46
• 3.4 自適應(yīng)PID控制算法研究46-52
• 3.4.1 自適應(yīng)控制46-47
• 3.4.2 自適應(yīng)控制與PID控制的結(jié)合47-49
• 3.4.3 自適應(yīng)交互PID控制算法49-52
• 3.5 非線性PID控制算法52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第4章 數(shù)值仿真與 3m模型試驗(yàn)55-75
• 4.1 MATLAB軟件介紹55
• 4.2 饋源支撐系統(tǒng)仿真流程設(shè)計(jì)55-61
• 4.3 數(shù)值仿真結(jié)果與分析61-69
• 4.4 3m模型試驗(yàn)69-75
• 第5章 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙新華;并聯(lián)機(jī)器人精度分析與綜合研究取得突破[J];天津科技;2005年01期

2 劉善增;余躍慶;杜兆才;楊建新;;并聯(lián)機(jī)器人的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀(連載)[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2007年08期

3 陳峰;耿永鋒;;6-6型繩牽引并聯(lián)機(jī)器人的方位空間研究[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年06期

4 劉辰;趙升噸;;并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式合理性的探討[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2013年06期

5 ;中國(guó)首個(gè)3D打印并聯(lián)機(jī)器人在重慶誕生[J];機(jī)械工程師;2014年01期

6 ;中國(guó)首個(gè)3D打印并聯(lián)機(jī)器人研制成功 成本僅十萬(wàn)元[J];自動(dòng)化博覽;2013年12期

7 ;重慶設(shè)計(jì)出3D打印并聯(lián)機(jī)器人[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2013年06期

8 趙鐵石,黃真;欠秩空間并聯(lián)機(jī)器人輸入選取的理論與應(yīng)用[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2000年10期

9 曹清林,岑向東,楊玉萍,沈世德;一種線性平面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];南通工學(xué)院學(xué)報(bào);2000年S1期

10 金振林,高峰;一種正交并聯(lián)機(jī)器人的靈巧度指標(biāo)及其分布[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2001年07期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 賀利樂(lè);段志善;;并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能及控制方法的研究現(xiàn)狀與展望[A];振動(dòng)利用技術(shù)的若干研究與進(jìn)展——第二屆全國(guó)“振動(dòng)利用工程”學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

2 高峰;;并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用及其機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新[A];第十二屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

3 孫立寧;劉彥武;曲東升;李長(zhǎng)峰;;靶定位并聯(lián)機(jī)器人控制研究[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

4 陳文家;陳書(shū)宏;趙明揚(yáng);;一種用于加工的新型4自由度并聯(lián)機(jī)器人[A];2001年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2001年

5 王志峰;吳強(qiáng);王占林;付永領(lǐng);;離散微分跟蹤器應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)器人單通道控制[A];中國(guó)航空學(xué)會(huì)液壓氣動(dòng)專(zhuān)業(yè)2005年學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

6 王志峰;吳強(qiáng);王占林;付永領(lǐng);;離散微分跟蹤器應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)器人單通道控制[A];中國(guó)航空學(xué)會(huì)控制與應(yīng)用第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

7 楊廷力;金瓊;劉安心;沈惠平;姚芳華;;基于單開(kāi)鏈單元的兩平移兩轉(zhuǎn)動(dòng)輸出并聯(lián)機(jī)器人機(jī)型設(shè)計(jì)[A];第十三屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

8 張旭;裴忠才;;液壓6自由度并聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究[A];第五屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議暨2008年中國(guó)航空學(xué)會(huì)液壓與氣動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 郭希娟;黃真;;并聯(lián)機(jī)器人加速度的各向同性[A];第十二屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

10 張建明;王寧;王樹(shù)青;;使用模糊轉(zhuǎn)換器的神經(jīng)元非模型控制及在液壓并聯(lián)機(jī)器人中的應(yīng)用[A];1998年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1998年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 記者 周芹 張亦筑;我市研發(fā)出國(guó)內(nèi)首臺(tái)3D打印并聯(lián)機(jī)器人[N];重慶日?qǐng)?bào);2013年

2 記者 王陽(yáng);“并聯(lián)機(jī)器人”研發(fā)形成體系[N];上海科技報(bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 蘇宇;繩牽引并聯(lián)機(jī)器人的力學(xué)分析與性能優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 劉鵬;柔索牽引并聯(lián)機(jī)器人力學(xué)分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D];西安電子科技大學(xué);2015年

3 張泉;3-PRR柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模及主動(dòng)振動(dòng)控制[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 劉善增;三自由度空間柔性并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2009年

5 李艷;二自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模及控制研究[D];山東大學(xué);2010年

6 李海虹;一種含柔性桿件的高速并聯(lián)機(jī)器人優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];天津大學(xué);2009年

7 劉欣;兩種并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)性能分析與運(yùn)動(dòng)控制研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

8 李艷文;幾類(lèi)空間并聯(lián)機(jī)器人的奇異研究[D];燕山大學(xué);2005年

9 張世輝;并聯(lián)機(jī)器人漢字雕刻技術(shù)的研究[D];燕山大學(xué);2005年

10 張耀欣;高性能平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳美鈺;平面五桿并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性與控制系統(tǒng)研究[D];北京工商大學(xué);2010年

2 黃偉明;基于3-RRRT并聯(lián)機(jī)器人的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 焦亞彤;6自由度3支鏈并聯(lián)機(jī)器人的工作空間分析[D];河北大學(xué);2015年

4 宋婷;二自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)態(tài)控制研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

5 陳景禮;3-PCR并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真與精度分析[D];河北工程大學(xué);2015年

6 李楠;名優(yōu)綠茶并聯(lián)采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2015年

7 馬同;3-PSP并聯(lián)機(jī)器人的位姿測(cè)量與控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 胡如方;并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試方法及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];安徽工程大學(xué);2015年

9 曾繼濤;一種三自由度快速并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真研究[D];電子科技大學(xué);2015年

10 劉麗;六自由度并聯(lián)機(jī)器人軌跡生成及實(shí)驗(yàn)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：586293