六索并联机器人控制算法研究

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1、分类号：TP13单位代码：10183研究生学号：2013412028密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）六索并联机器人控制算法研究ResearchonControlAlgorithmofSixParallelRobot作者姓名：李轲冉陈黄捷专业：机械制造及其自动化研究方向：复杂曲面数控加工技术及装备出行行为分指导教师：呼咏教授宗芳副教授马彦教授培养单位：机械科学与工程学院2016年4月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性

2、使巧）。否（但纯学术性使用不在此限Ｉ应承担侵权的法律责任贝Ｊ，。吉林大学硕±学位论文原创性声明：所呈交学位论文，本人郑重声明，是本人在指导教师的指导下独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：么招Ａ＂曰期：Ｗ占年６月曰＾六索并联机器人控制算法研究ResearchonControlAlgorithmofSixParallelRobot作者姓名：李

3、轲冉专业名称：机械制造及其自动化指导教师：呼咏教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年05月摘要摘要500米口径射电望远镜的馈源支撑系统采用柔索代替了连杆传动，使其同时具有了并联结构和柔索驱动的优点，不仅有很高的精度和负载能力而且可以在较大的工作空间内运动。六根柔索之间具有一定的耦合作用，并且百米级的柔索其自重是无法忽略的，同时大尺度的牵引运动容易受到风载等外界环境的干扰。因此，从控制角度来说，馈源支撑系统是一个多变量、时变、非线性、具有耦合作用的系统。本文将对馈源支撑系统的动力学特性以及控制方法控制策略进行分析研究。针对馈源支撑系统，首先对其数学模型进行分析，将六根柔索形成

4、的悬链线模型简化成为直线。在此基础上利用拉格朗日第二类方程对馈源支撑系统进行运动学和动力学分析。然后利用MATLAB软件对数学模型进行了仿真，从而验证了模型的合理性，从而对实现大射电望远镜馈源支撑系统轨迹跟踪的精确控制奠定基础。针对馈源支撑系统的强耦合、时变性、多变量等特点，并且在馈源舱运行过程中容易受到风载等外界环境的扰动等的影响产生误差。本文采用分散控制的策略来实现对馈源舱轨迹的跟踪控制。同时，在馈源支撑系统六个柔索子系统中提出了非线性自适应交互PID控制策略，来实现对馈源支撑系统轨迹跟踪的精确控制。此控制策略以传统PID控制算法为基础，通过与自适应交互理论相结合形成自适应

5、交互PID控制策略，从而可以根据系统误差对PID控制算法的三个参数进行自动调节。同时，结合非线性PID控制算法，缓解系统静态性能与动态性能之间以及稳定性与控制性能之间的矛盾。通过编写并运行MATLAB程序，得出在相同干扰序列情况下，相较于传统PID控制算法，在使用非线性自适应交互PID控制算法时，最大误差是前者的23%。在3m模型试验中，AB轴交点位置误差的最大值的均值是前者的36.1%，响应时间是前者的65.5%。验证了非线性自适应交互PID控制算法与传统PID控制算法相比，有更快的响应速度、更小的超调量、更高的鲁棒性能，更适合馈源支撑系统的跟踪控制。同时，非线性自适应交互P

6、ID控制算法也可用于类似的柔索驱动系统。关键词：馈源支撑系统动力学建模PID控制自适应交互理论MATLAB仿真IAbstractAbstractThefeedsupportsystemofthe500-meters-diameter-radio-telescopeadoptsflexibleinsteadofconnectingroddrive.Thismakesithavetheadvantagesofparallelstructureandflexibledrive.Ithasahighaccuracyandloadcapabilityandcanworkinalarger

7、space.Couplingeffectsexistbetweenthesixsoftcable,itsweightcannotbeignored,atthesamethetimelarge-scaletractionmovementisvulnerabletotheinterferenceofwindloadandtheoutsideenvironment.Therefore,fromcontrolperspective,thefeedsupportingsystemisamulti-va