DELTA并联机器人的路径规划和多目标控制

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DELTA并联机器人因为具有刚度大、承载能力强、运动耦合弱、运动性能好等特点,使其在工业生产中得到广泛的应用。在保证DELTA机器人的快速性及准确性的前提下,本课题旨在设计出合理的机器人的工作路径和控制方法。
  首先,分析DELTA机器人的机械结构和工作原理,将其的结构简化后利用几何原理得到机器人的位置正、逆解模型,并利用MATLAB验证模型的正确性;再结合雅克比矩阵对机器人的奇异位形进行分析,得到避免该位形出现的方法条件;接着分析DELTA机器人在运动中的受力情况,将机械臂质量等效为两端质点的形式,得到机器人的动力学模型。
  其次,在避免奇异位发生的前提下,将DELTA机器人的实际工作要求考虑进去,分析机器人的可达空间与工作空间的几何关系,最终得到满足工作要求的工作空间;对DELTA机器人的动力学模型进行研究,确定优化目标和约束条件,利用MATLAB优化结构参数。
  然后,考虑DELTA机器人在工作时会承受因为工作路径的不合理造成的强大冲击,因此在设计机器人工作路径时引入正弦函数将速度曲线进行整定,得到使电机工作性能良好的工作路径。
  最后,研究了基于伺服补偿的LQR状态反馈控制器的设计方法,构造伺服补偿器用来消除外部信号造成的稳态误差,保证系统的稳态性能;通过区域极点配置,将系统的闭环极点控制在一定的范围内,优化了系统的动态性能;建立线性二次型性能指标,利用线性矩阵不等式求解得到控制参数。并针对设计的控制器对路径跟踪、力矩输出进行MATLAB仿真。
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