不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究

《不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究作者姓名秦贵乾学科专业控制理论与控制工程指导教师温淑焕教授2016年5月中图分类号：TP242.6学校代码：10216UDC：681.5密级：公开工学硕士学位论文不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究硕士研究生：秦贵乾导师：温淑焕教授申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTheorya

2、ndControlEngineeringRESEARCHONMODELPREDICTIVECONTROLALGORITHMOFANUNCERTAINPARALLELROBOTWITHACTUATIONREDUNDANCYbyQinGuiqianSupervisor:ProfessorWenShuhuanYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期

3、间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《不确定冗余驱动并联机器人模型预测控制算法研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印

4、件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来并联机器人研究成为一个新的热点，并联机器人以其刚度大、精度高、承载能力强等优点展现出比串联机器人更佳的优越性，而并联机器人又具有不确定性、高度非线性、机构控制复杂、机构内部存在较大耦合内力、工作空间中存在奇异位形点等问题，极大地限制了并联机器人在

5、现实中的广泛应用。冗余力控制技术可以有效解决并联机构以上问题。本文以6PUS-UPU冗余驱动并联机器人为研究对象，针对该机构的相关问题进行研究，主要研究内容如下：首先，分析6PUS-UPU冗余驱动并联机器人机构，基于凯恩法建立机器人的动力学模型。利用二范数最小解方法对冗余驱动力进行优化，求解出冗余驱动分支的驱动力，为冗余分支驱动力控制性能评价提供依据。其次，针对并联机器人参数时变、负载扰动和其它不确定问题，建立永磁同步电机矢量控制精确模型，取代了以往的传递函数简化模型。并联机器人冗余分支控制要求永磁同步电机具有

6、很好的力矩跟踪能力和抗干扰能力，因此，在冗余分支永磁同步电机力矩控制中引入模型预测控制算法(MPC)，并进行了ADAMS/MATLAB联合仿真验证。最后，针对并联机器人控制中模型预测控制器计算量较大、参数调节复杂的问题，提出了PID模型预测控制(PPC)算法和模糊预测控制(FPC)算法，PPC算法能充分发挥PID控制原理简单，参数调节方便的优点，易于工程实现。FPC算法是在预测控制算法的基础上，引入模糊控制机理，使预测控制算法本身最大限度的减小控制时域长度，减小计算工作量，提高系统控制的实时性，改善原模型预测控

7、制系统的动态跟踪性能和鲁棒性。然后对所提出的改进方法进行了ADAMS/MATLAB联合仿真验证。本文的研究工作为6PUS/UPU冗余驱动并联机器人的深入研究和工程应用奠定了理论基础，研究成果有望为重载设备精密装配、太空舱对接以及高精度复杂曲面加工等实际工程领域提供理论和技术支撑。关键词：并联机器人；冗余驱动；力/位混合控制；模型预测控制；模糊控制-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractRecently,parallelrobothasbecomeanewresearchhotspot.Forthereas

8、onsofbigstiffness,highprecision,andstrongcarryingcapacityetc,parallelrobotshowsthebettersuperioritythanserialrobot.Butparallelrobotalsohavetheproblemsofuncertain,highlynonlinear,controlstructure