exce/PUS-UPU冗余并行操纵器组合控制

抽象性

提高并行操纵器控制性能,Servo控制根据二维DOF控件优化使用内部模型控件定位控制器环路根据原当前环路和速度环路重新设计提议基于交叉组合的混合力/定位控制策略模拟系统证明2-DOF内部模型控制下的力量/定位混合控制比传统PID控制有更高的稳定性和定位精度并行操纵器控制精度和稳定性在实战实验中有效提高两类守法操作包括插孔和水面跟踪在6PUS-UPU并行操作器中实现,两者都具有良好的适用效果

开工导 言

并行操纵者在许多应用中越来越受欢迎复杂系统特征多度自由、多输出多输出、高非线性强联动等并行操纵器控制非常复杂,研究大都侧重于运动和动态控制动态控制比运动控制更能满足高性能需求动态前向控件计算法一号-3..Müller和Hufnagel4提议自适应免单反动模型以控制并行操纵者Achim和Matthias5动态模型用前向手持并行机制减少扰动,Farhadmanesh和Rastin6设计一个新的模糊模型控制器 复杂动态系统应用3RR并行操纵器

经典PID控制器因简单结构强健而广泛用于各种工业领域经典PID控制器无法同时满足不同的性能需求2-DOF控件内部模型控件提高并行操纵器性能7-10..

优先分析servo并行操纵器策略PID控件与2DOF内部模型控件合并设计并行操纵器servo控路下一步拟对并行操纵者实施混合力/定位控制6PUS-UPU并行操纵器全模型建立并实现机电模拟控制方法最终由实际原型实验验证

二叉6PUS-UPU并行操纵器控制策略

以原时回路高速回路为基础重新设计定位回路,提高并行操纵器控制精度和稳定性

2.1.6PUS-UPU并行操纵器概述

6-PUS/UPU并行操纵器小说见图一号包括固定平台、移动平台和连接分支固定平台和移动平台连接六PUS(双全双对)启动分支和被动万国邮联中间分支一度自由受万国邮联分支约束,移动平台只能实现五度自由并行操纵程序冗余驱动六大启动分支

2.2.2-DOFPID控件基础IMC

现代控制系统希望同时拥有良好的定位跟踪特征和良好的抗扰能力传统控件方法如PID控件属于一级自由控件,只有一个可调整参数带可调整参数的控制系统难以满足良好定位跟踪特征和良好抗扰容量的要求2-DOF控件设计解决问题,并调整两个独立参数以备实现上述两个性能

servo控制系统由定位回路、高速回路和当前回路组成

当前循环系统最深层循环当前循环由当前控制器、SPWM、过滤器和其他组件组成当前控制器使用比例式集成控件以在三大循环中实现最快响应当前控制器传输函数表示为 去哪儿 比例增益因子 积分增益因子

当前循环控件逆序解密电路逆序电路从DC转换为ACPMS控制系统使用SPWM回压器并视之为优先潮湿元件转置函数表示为 去哪儿 控件增益因子 时间常量

臂电路被视为 - 模型传函数表示 去哪儿 正态阻抗 适配语法

清除噪声信号时,反馈滤波设计为优先潮湿元件反馈滤波函数表示 去哪儿 增益因子 时间常量

信号滤波设计以抵消反馈信号造成的延迟函数转移为一阶潮湿元素,函数转移表示为

当前循环 输入流 输出流

速率循环法通过减少输出速度和给定速度之间的误差提高抗扰能力PI控件使用并传输函数表示 去哪儿 比例增益因子 积分增益因子

速度循环中也需要反馈过滤器,传输函数表示为 去哪儿 增益因子 时间常量

信号过滤器加法以抵消延时并表达转移函数

速度循环 托克电机常量 惯性运动 托克电机 托克负载 输入角速度 输出角速度

位置环路最外端环路并基于当前环路和速度环路重新设计块图显示三次servo循环图2.定位循环 输入角 输出角; 并 2DOFIMC控制器

数学模型 并 表示式 去哪儿 , 控件参数 时间常量

2.3强制混合控制策略

6PUS-UPU并行操纵器的权势/定位混合控制建议如下图所示3.非冗余分支使用位置控制模式,冗余分支使用武力控制模式

驱动轴间交叉关系应予考虑5非冗余分支从第一分支到第五分支联合空间合并错误反馈回第6冗余驱动分支组合位置错误转换为强制信号以同步控制器补偿位置精度和托盘平衡并发

假设分支理论定位 华府市 并实际位置 时段 .后, 位置错误分支时 显示如下:

只有当分支差错接近零时,同步控制才实现变量变异 高山市 )定义为

按照最小规范理论 同步控制误差定义为

驱动力 可划分为冗余驱动分支两部分一是优化反冗余托盘驱动力 另一则驱动力补偿同步控制错误 .总驱动力定义为

通过计算托盘法,冗余驱动力和联通误差之间的关系可表示为 去哪儿 , 并 质量系数Coriolis和重力加速 并 速度误差加速误差同步控制

归根结底,配有位置和力的混合控制得到有效实现

3级机电渗透

3.1.启发原理

3D并行操纵器模型建在Adams,并行操纵器控制模型建在MATLAB模链模块机械模型与并行操纵器控制系统合并实现机电模拟

Adams和MATLAB模拟图显示在图中4.

大步显示图5.

3.2启发性实例

图中显示63D模型并行操纵器建建MOTION_1至MOTION_5添加为5非冗余分支位置驱动程序,FORCE添加为冗余分支强制驱动程序

非冗余分支控制模型和冗余分支建于MATLAB模链模块位置控件分五大非冗余分支并用武力控件冗余分支上文提到的相关转移函数中的参数列于表一号.

给定轨迹模拟大弧二百毫米半径图显示移动平台输出响应7.

图中7移动平台输出二维DOFIMC比传统控件更接近理论值,跟踪位置精度有效提高

4级实验应用

6PUS-UPU并行操纵器自开发原型显示图8.

实验轨迹从起始点 中转点 后端 .

两次实验分别用PID控制模式和混合同步控制模式完成移动平台的实际轨迹由激光插图测量通过比较数据,混合控件误差比PID控件模式减少约15%

表显示2输出托盘峰值五大非冗余分支双控模式由脉冲镜记录混合同步控件托克峰值可比PID控件模式减少约10%,输出托盘系定

基于此,6PUS-UPU并行操作程序实现两种实际守法操作图中显示九九嵌入洞和水面跟踪都产生良好效果

5级结论

控制法合并二维控件内部模型控件以当前回路高速回路为基础,重新设计定位回路以提高稳定性和定位精度并发基于交叉组合实现并行操纵器的力量/位置混合控制机电模拟实验和6PUS-UPU并行操纵器实验完成并验证高稳定性和高定位精度有效用实操作嵌入洞和地表跟踪,并应用于玻璃清洗、鸡蛋抓取、组件装配、空间对接等

利益冲突

撰文者声明,本论文的发布不存在利益冲突问题。

感知感知

这项研究得到了中国自然科学基金(51275439)和中国河北省自然科学基金(E2012203130)的支持。

引用

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