基于RTX的并联机器人开放式控制系统研究

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随着现代计算机科学技术快速发展,并联机器人的控制系统逐步向着软件化、开放性发展。本文以一种6PUS-UPU并联机器人为研究对象,开发了基于RTX+Winodws软件体系的开放式控制系统,通过软件算法实现控制系统的各功能模块,同时探讨了并联机器人的控制策略,并进行联合仿真和实验研究,验证了所开发的控制系统及采用的控制策略的有效性和实用性。首先,本文对开放式控制系统进行分析,对基于RTX+Windows操作环境的控制系统进行总体设计,设计了控制系统的各功能模块,采用梯形加减速控制算法对速度进行处理,根据RT-TCP/IP协议设计了网络控制模块。针对6PUS-UPU并联机器人的结构特点,对其坐标转换与插补算法进行了详细探究。建立了并联机器人伺服系统的数学模型,对传统PID控制原理和模糊控制原理进行分析,同时建立了各分支的传统PID控制模型和模糊PID控制模型。分别对两种控制模型进行仿真验证,仿真结果表明模糊PID控制可进一步改善并联机器人的控制精度。根据Kane法建立并联机器人的动力学模型,提出了并联机器人的力/位混合控制策略,基于动力学模型建立了冗余分支的力控制模型,并对冗余驱动力进行优化。通过对并联机器人进行机电联合仿真,验证了基于模糊PID原理的力/位混合控制比传统PID控制有更好的控制精度和自适应性。最后,对整个开放式控制系统的数据流程和实现算法进行了分析,对所开发的基于RTX的并联机器人控制系统进行了实验,实验数据验证了基于模糊PID控制算法的开放式控制系统使并联机器人有更好的稳定性和位置跟随特性。
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