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直线驱动的球面并联机构控制技术研究
| 论文题名： | 直线驱动的球面并联机构控制技术研究 |
| 关键词： | 汽车减速器;直线驱动;球面并联机构;控制技术 |
| 摘要： | 并联机器人是一类非线性、强耦合的时变系统，系统的惯性、刚度和重力效应都将随位形变化。针对这一问题，国内外学者长期以来一直致力于研究更为有效的控制策略与方法。这些工作主要集中在“控制律设计”、“稳定性分析”等理论方面，而对其“实时性”和“有效性”缺乏深入系统的验证与考核。本课题基于汽车变速器换档实验台的研究，主要针对并联机器人控制进行实时有效的现场应用性研究。对少自由度并联机构在运动特性方面提出了免标定线性控制思想；对接触式机器人力控制给出了简捷时效的控制方案。研究成果及理论依据简介如下： 通过介绍二自由度球面并联换档机械手的组成及其所完成的运动轨迹。分析换档机械手空间布局，以及分析完成换档动作时驱动分支杆长的变化规律，提出了只对关节空间进行直线插补的线性控制方法。最后又验证了本机构能够排除理想参数化与实际的差别的影响，具有免标定特性。 在换档力分析方面，通过研究现有几种汽车变速器换档机构的力传递情况，将课题中的并联换档机械手应用其中，由于换档机构运行缓慢，其惯性力效果并不明显，所以运用分析静力学的方法，采用了虚功原理对换档机构进行了受力分析。推导出雅克比矩阵 J和力雅克比矩阵 JT之间的转置关系；再由虚功原理建立并联换档机械手实际运动的力雅克比数学模型。 在力控制方面，分析了目前机器人的力控制方法，总结出适合并联换档机械手在不同工况下的力控制方案：“力/位混合控制”和“转矩控制”。根据各自的控制原理分别进行了系统构成设计、电气原理的设计、控制器参数化设置、上位机LabVIEW及PLC顺控程序的编程等工作内容。 在对力控制仿真验证方面，根据前面的换档静力学分析和力控制方案的设计，对换档机械手进行了力学仿真规划与静力仿真流程的设计，通过仿真分析图，验证了换档机械手上驱动杆的驱动力与外部载荷基本相等的关系，符合实际工况下汽车变速器换档操作受力的情况。 |
| 作者： | 杨超 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 黄金凤;李占贤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北联合大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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