平面二自由度冗余并联机器人控制

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1、平面二自由度冗余并联机器人控制作者姓名耿燕飞学校导师姓名、职称苏玉鑫教授领域机械工程企业导师姓名、职称金基平工程师申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1204122096分类号TN82TP24密级公开西安电子科技大学硕士学位论文平面二自由度冗余并联机器人控制作者姓名：耿燕飞领域：机械工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：苏玉鑫教授企业导师姓名、职称：金基平工程师提交日期：2014年12月ControlofPlanar2-DOFRedundantParallelManipulatorsAthesissubmittedtoXIDIANUNIV

2、ERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMechanicalEngineeringByGengyanfeiSupervisor:Prof.SuyuxinDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期

4、：日期：摘要摘要并联机器人具有精度高、负载大等优点，在对工作空间要求不高而对运动精度要求高的场合应用广泛。并联机器人由多条并行的运动支链组成。由于其结构的复杂性，并且存在奇异性问题，限制了并联机器人最大限度的发挥作用。冗余驱动可以消除并联机器人的奇异性，改善机构的运动学和动力学性能。基于平面二自由度冗余并联机器人模型，本文引入一类非线性饱和函数，对典型的增广PD控制器与计算力矩控制器进行改进，提出了两种非线性控制器：非线性增广PD控制器和非线性计算力矩控制器。应用Lyapunov直接方法和LaSalle不变性原理，证明了闭环系统的全局渐近稳定性，并通过数值仿真的方法，验证了所提控

5、制器的有效性。为了获得更高的控制精度和协调性，本文基于交叉耦合策略，选取轮廓误差为同步误差，对末端执行器X和Y方向进行同步控制。本文引入一类滑模项保证了受控系统的全局渐近稳定跟踪和同步协调性。从理论上证明闭环系统的全局渐近稳定性。由于控制律滑模控制项不连续，导致主动关节输出力矩产生抖振。因此，在滑模同步控制的基础上，设计了一类连续滑模同步控制器，来降低力矩的抖振。数值仿真验证了所提出的控制律的有效性。关键词：驱动冗余，并联机器人，同步控制，非线性控制论文类型：应用基础技术I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththeadvantageofhigh

6、precisionandheavyloadcapacity,parallelrobothasbeenwidelyusedontheoccasionoflessdemandingworkspaceandhighprecisionmotion.Parallelmanipulatoriscomposedofanumberofparallelmovedchains.Thecomplexityofitsstructureandtheexistenceofthesingularityproblemlimittheparallelmanipulatortomaximizeitsapplicat

7、ions.Redundantdrivecaneliminatethesingularityofparallelmanipulator,andimprovetheperformanceofthekinematicsanddynamicsofthesystem.Basedonplanartwodegreesoffreedomredundantparallelrobot,thisthesisintroducesanonlinearsaturationfunctiontoimprovet