滑模控制方法在驱动冗余并联机器人系统中的应用.doc

滑模控制方法在驱动冗余并联机器人系统中的应用

2万字 48页 原创作品，已通过查重系统

目 录
第1章 绪论 1
1.1 并联机器人的背景及应用 1
1.2 驱动冗余并联机器人研究概况 5
1.2.1 机构学研究 6
1.2.2 动力学建模 7
1.2.3 控制策略研究 10
1.3 本文研究的目的和意义 11
第2章 并联机器人运动学分析 12
2.1 系统描述 12
2.2 逆运动学分析 13
2.3 雅可比矩阵 14
第3章 驱动冗余并联机器人动力学建模 16
3.1 并联机器人Lagrange建模法 16
3.2 驱动冗余并联机构的动力学建模 18
3.2.1 动平台子系统动力学方程 19
3.2.2 连杆子系统动力学方程 20
3.2.3 滑块子系统动力学方程 21
3.2.4 整体动力学模型 21
第4章 并联机器人滑模控制器设计 24
4.1 滑模控制基本理论 24
4.1.1滑模控制概念 24
4.1.2 滑模控制的抖振问题 26
4.2 同步耦合滑模控制器设计 29
4.2.1 同步误差定义 30
4.2.2 同步耦合滑模控制器设计 31
4.3 系统仿真及分析 34
第5章 全文总结 38
致 谢 39
参考文献 40




摘要 与传统的串联机器人相比，并联机器人具有刚度大、精度高、承载力强等优点。冗余驱动并联机器人能够利用冗余特性完全或部分消除奇异性，优化分配驱动力，提高并联机器人的速度和加速度能力。然而并联机器人存在多条支链的特点给运动学性能分析带来了困难。同时，它又是一个复杂的多输入多输出的非线性系统，具有时变、强耦合和非线性动力学特性，增加了控制的难度。本文针对清华大学研制的新型3-DOF驱动冗余并联机构，从运动学分析、动力学模型的建立、滑模控制器设计以及仿真实验方面对并联机器人系统进行了研究。
并联机器人是一种复杂的非线性系统。所以，常规的控制的方法很难获得较好的效果。滑模控制因其对系统参数摄动、外部干扰、系统不确定性等具有很强的鲁棒性，无需建立被控对象的精确数学模型且设计简单，非常合适并联机器人的运用。本文以3-DOF并联机器人为研究对象，首先进行运动学分析，并利用拉格朗日法进行了动力学建模，利用并联机器人的动力学模型，运用滑模变结构理论设计了滑模控制器，并进行编程，利用MATLAB仿真系统进行仿真，根据仿真结果分析控制效果并进行调整改进，最终达到预期效果，并总结滑模控制方法的性能。


关键词：并联机器人 动力学建模 滑模控制 MATLAB仿真