基于同步误差的滑模控制在并联机器人中的应用研究

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相对于传统串联机器人,并联机器人作为一类全新的机器人,具有刚度大、承载能力强、精度高、动态性能好等优点,已逐渐成为广大学者研究的热点。在应用上,并联机器人与传统的串联机器人相互补充,进一步扩大了机器人的应用领域。对并联机器人进行相关理论的研究和试验研究,具有重要的理论价值和实际意义。   由于拥有多条运动链,并联机器人的机械结构比传统串联机器人复杂,将常规控制方法如PID控制等应用于并联机器人控制,由于往往忽视支链间的耦合作用,因此难以保证并联机器人末端执行器的运动精度。针对这一问题,本文提出一种新型同步误差滑模控制方法。该方法无需建立精确的数学模型,控制结构简单,能较好地控制并联机器人运动过程,同时对系统不确定因素具有较强鲁棒性。   本文在对平面冗余并联机器人性能分析的基础上,首先以“工业PC+多轴运动控制器”的结构形式构建并联机器人控制系统硬件平台,然后基于同步误差设计了一种新型同步误差滑模控制器,并与常规滑模控制方法进行了仿真分析比较,最后结合多线程编程思想和动态链接库技术,利用VisualC++6.0工具在WindowsXP系统环境下对并联机器人进行了软件控制系统开发,设计出功能完善的可视化控制系统界面,实现了对并联机器人的控制,使其在工作空间内准确地完成了期望的轨迹运动。仿真和试验结果验证了所设计同步误差滑模控制方法的可行性和实现良好控制性能的有效性。
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