并联机器人的建模与控制研究

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1、上海交通大学硕士学位论文并联机器人的建模与控制研究姓名：曲忠英申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：翁正新20040101上海交通大学硕士学位论文并联机器人的建模与控制研究摘要并联机器人1965年由英国高级工程师Stewart提出作为串联机器人的有力补充并联机器人因其自身的许多优点近年来得到了学术界的广泛关注成为研究的热点但由于其结构上的耦合性对其的研究进展不大主要集中在运动学机构学对控制策略的研究很少Matlab6.5的出现给并联机器人的研究问题带来了曙光本文主要针对两个问题进行了研

2、究并联机器人的建模以及对它的控制在建模方面通过不同的途径从两个不同的角度研究了并联机器人的建模方法一是基于已有的数学与物理知识建立其模型推导了并联机器人的运动学与动力学的数学模型二是基于Simulink中的SimMechanics模块集建立并联机器人的物理模型在控制研究方面基于SimMechanics模型设计了神经控制器对并联机器人进行控制研究并在Simulink中进行仿真得到了满意的仿真结果这无疑简化了并联机器人的研究问题为并联机器人的理论研究提供了一条新的途径具体地本文的主要内容包括以下几个方面

3、1.并联机器人的运动学与动力学建模模型是对系统进行研究的前提尤其动力学模型是对系统进行控制的基础首先基于齐次坐标与坐标变换推导了并联机器人的运动学I上海交通大学硕士学位论文模型然后基于Lagrange方程建立了其动力学模型这是从数学模型角度对并联机器人进行建模2.并联机器人的SimMechanics建模基于SimMechanics模块集介绍了建立机械系统所用的主要模块的使用方法及参数设置方法并介绍了用这些模块建立并联机器人模型的方法这是从物理模型角度对并联机器人进行建模为本文的系统仿真提供了模型3.

4、径向基神经网络的Matlab实现与神经控制器设计介绍了神经网络的基本知识着重介绍RBF神经网络的结构以及在Matlab中的实现方法然后进行轨迹规划并设计逆模型神经控制器对并联机器人进行控制控制基于并联机器人的SimMechanics模型在Simulink下实现了所得系统的框图设计与系统仿真得到了满意的结果Matlab6.5在本论文的写作过程中诞生了它的出现无疑给研究工作带来了福音但如何充分地利用这一有利的工具为研究工作服务颇具挑战性它使得研究者在研究机械系统的控制问题时可以基于一个直观的物理模型而不

5、必推导复杂的动力学方程本文基于此模型设计了神经控制器对其进行控制在基于新模型的研究上迈出了第一步关键词并联机器人运动学模型动力学模型SimMechanics模型RBF神经网络仿真II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONMODELLINGANDCONTROLLINGOFPARALLELROBOTABSTRACTAsausefulcomplementarityofordinaryrobot,parallelrobotwasproposedin1965byStewart,anadvancedeng

6、ineerofEngland.Becauseofitsadvantages,parallelrobothasgotwidenoticeandbecomepopularrecently.Atthesametime,becauseofthecouplingofitsstructure,theresearchfocusesmainlyonkinematics,whilelessoncontrolstrategies.TheappearanceofMatlab6.5comesupwithanewmethod

7、ofresearchonparallelrobot.Thispapermainlyconcernstwoissues:modelingandcontrollingofparallelrobot.Onmodeling,thispapergivestwomethodstomakemodelofparallelrobot:oneistosetupitskinematicanddynamicmodelbasedonmathematicsandphysicsknowledge;theotheristosetu

8、pitsphysicalmodelbasedonSimMechanicsblocksetsinSimulink.ThecontrollingresearchisbasedonitsSimMechanicsmodel,designingneuralnetworkcontrollertocontroltheplant,makingsimulationunderSimulink,andtheresultissatisfying.Doubtlessly,thissimplif