基于CompactRIO的电液驱动并联机构运动控制系统开发

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengxianwei1986
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并联机构相比于串联机构其承载能力强、刚性大、累计误差小,因此在机械制造和运动模拟方面具有广泛的应用前景。随着信息化技术和虚拟仪器技术的发展,如何对并联机构进行智能化控制并且对机构的运动状态进行实时监控成为了一个值得研究的课题。本文以3-UPS/S并联机构为控制对象,基于美国国家仪器公司生产的CompactRIO嵌入式控制器,开发一整套运动控制系统,充分发挥虚拟仪器技术的优势,实现对并联机构的灵活控制,具体研究内容如下:  首先建立了3-UPS/S并联机构的运动学反解模型,为机构的姿态控制提供理论基础。对机构的电液伺服驱动装置液压缸、伺服阀进行匹配计算,完成并联机构的液压系统搭建。  为了精确控制并联机构的姿态,本文通过合理选取传感器对驱动液压缸进行闭环位置控制,结合传感器信号类型完成整个CompactRIO控制系统的硬件配置。接下来在上位机LabVIEW编程环境下介绍了CompactRIO控制程序的编写流程,完成了控制程序的开发工作。  在液压缸闭环控制中,建立了阀控非对称缸控制系统的传递函数模型,研究了其控制的特殊性。针对传统 PID控制算法在该模型中出现的问题,提出了一种改进的速度前馈控制算法,在大量速度实验的基础上找到了速度前馈算法的数学表达式,在仿真和实验中验证了该算法的可行性。  最后借助于CompactRIO控制器的网络通讯能力,开发了一个对并联机构进行无线运动控制的程序。通过人手持平板电脑,使用无线UDP协议对控制器传送姿态信息,由控制器最终实现了并联机构对平板电脑的姿态跟踪功能。
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