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原文传递新型汽车电泳涂装输送混联机构的动力学控制研究

论文题名：	新型汽车电泳涂装输送混联机构的动力学控制研究
关键词：	汽车工业;电泳涂装输送设备;混联机构;动力学控制
摘要：	现有汽车电泳涂装输送系统如RoDip输送机和多功能穿梭机等都是悬臂梁串联结构，承受重载荷、大载荷的能力较差，柔性化水平不高。本课题组在国家自然科学基金项目(51375210)资助下，从汽车电泳涂装输送设备的基础机构构型创新及其相关控制理论着手，研究探索一种或一类结构简单、承载能力强、车型适用性广、柔性化水平高的新型电泳涂装输送设备。　　混联机构是将串、并联机构合理结合应用，并实现其优势互补的一种新的机械结构形式，受到了诸多国内外研究学者的关注与重视。由于混联机构是一个具有高度非线性与耦合性的多变量控制系统，因而对机构的控制提出了较高的要求。基于运动学的控制方法忽略了机构运行过程中存在的非线性动力学特性及力耦合特性，因而控制精度有限，为此基于动力学控制的方法被引入到混联机构控制研究中。然而基于动力学模型的控制方法其控制效果依赖于动力学模型的准确性，而混联机构由于含有并联机构，其闭链结构和运动学约束通常使其动力学模型较为复杂。另外，在实际的控制系统中常常存在模型误差和外界扰动等因素，因此建立精确的动力学模型往往比较困难，且直接基于逆动力学模型设计的控制器计算量较大，难以满足实时控制的要求。针对上述问题，为实现新型汽车电泳涂装输送混联机构的高性能控制，提出了一种PD滑模神经网络控制方法，即将PD控制与神经网络控制相结合，并以滑模控制进一步增强系统的鲁棒性。　　本文首先阐述了汽车电泳涂装输送系统的发展概况及混联机构的起源、发展及特点，介绍了动力学模型的建模方法及混联机构控制策略研究现状;接着分析了所研究输送机构的运动学逆解模型、速度逆解模型、雅克比矩阵以及运动学正解模型，并利用MATLAB对机构进行了运动学仿真;其次，采用拉格朗日方法建立了基于笛卡尔空间的输送机构动力学模型，并对其进行了动力学仿真，仿真结果验证了所建模型的可靠性;然后，通过雅各比变换获得输送机构关节空间动力学模型，基于该模型分析了机构各支路间的耦合作用，并基于MATLAB对其耦合性进行仿真分析，分析结果表明该输送机构各支路间存在耦合，机构的控制宜选用动力学控制方法以实现更好的运动性能;针对该汽车电泳涂装输送混联机构提出了一种新的PD滑模神经网络算法，完成了PD滑模神经网络控制与PD滑模控制的仿真比较分析，仿真结果表明本文所提出的PD滑模神经网络控制器，由于有神经网络的前馈控制，控制系统呈现良好的控制性能，能更好地实现对汽车电泳涂装输送用新型混联机构的控制;最后，初步构建了输送机构控制系统，并采用ADAMS实现了对汽车电泳涂装输送混联机构的动力学仿真试验，验证了本文所设计的PD滑模神经网络控制算法的可行性。
作者：	范杜娟
专业：	控制理论与控制工程
导师：	高国琴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文