多轴耦合系统同步控制方法研究

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1、分类号：TP273单位代码：10190研究生学号：201504013密级：公开硕士学位论文秦悦2018年6月多轴耦合系统同步控制方法研究ResearchonSynchronousControlMethodofMulti-axisCouplingSystem硕士研究生：秦悦导师：刘克平教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学摘要摘要随着我国现代制造业的飞速发展，多轴同步控制技术在诸如工业机器人耦合系统中得到广泛应用。为了提高多轴系统的控制性能，不但要保证单轴的控制精度，而且需考虑各轴之间的运

2、动控制协调。将同步控制策略应用于多轴控制系统，既能够保证多轴系统良好的同步运行，又能够提高多轴系统的同步控制性能，因此本文选题具有重要的理论研究意义和应用价值。本文以多轴工业机器人为研究对象，建立了工业机器人的动力学模型，设计了多轴耦合系统同步控制器，并对多轴工业机器人系统的同步控制问题进行了较为深入的研究。主要研究内容包括：首先，对工业机器人进行动力学分析，采用拉格朗日函数方法，建立了工业机器人的动力学模型，并进行了仿真实验研究，工业机器人各关节所受力矩与时间的变化曲线验证了所建模型的正确性。其次，基于环形耦合控制原理，提出了非线性PD环形耦合同步控制结构，设计了非

3、线性PD环形耦合同步控制器，解决了多轴工业机器人运动时各轴之间不能同步协调控制的问题。多轴工业机器人系统仿真实验结果证明了非线性PD环形耦合同步控制方法的有效性。最后，针对多轴工业机器人系统数学模型存在参数不确性的问题，提出了自适应PD环形耦合同步控制方法，并进行了仿真实验研究。实验结果表明，采用自适应PD环形耦合同步控制方法比非线性PD环形耦合同步控制方法的同步性能更佳。关键词：多轴同步工业机器人动力学模型环形耦合同步控制同步性能IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernmanufacturingindustry

4、inChina,multi-axissynchronouscontroltechnologyhasbeenwidelyusedinindustrialrobotcouplingsystems.Inordertoimprovethecontrolperformanceofamulti-axissystem,notonlythecontrolaccuracyofasingleaxisshouldbeguaranteed,butalsothecoordinationofmotioncontrolbetweeneachaxisshouldbeconsidered.Applyi

5、ngthesynchronouscontrolstrategytothemulti-axiscontrolsystemnotonlyensurethegoodsynchronousoperationofthemulti-axissystem,butalsoimprovethesynchronouscontrolperformanceofthemulti-axissystem.Therefore,thepaperhasimportanttheoreticalresearchsignificanceandapplicationvalue.Inthispaper,themu

6、lti-axisindustrialrobotistakenastheresearchobject.Thedynamicmodelofindustrialrobotisestablished.Themulti-axiscouplingsynchronouscontrollerisdesigned,andthesynchronouscontrolproblemofmulti-axisindustrialrobotsystemisstudieddeeply.Themainresearchcontentsinclude:Firstly,thedynamicanalysiso

7、findustrialrobotiscarriedout.ThedynamicmodelofindustrialrobotisestablishedbyusingLagrangefunctionmethod,andthesimulationexperimentiscarriedout.Thecurvesofthetorqueandtimeofeachjointofindustrialrobotverifythecorrectnessofthemodel.Secondly,basedonthetheoryofringcouplingcontrol,th