工业机器人多轴同步控制技术

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1、工程硕士学位论文工业机器人多轴同步控制技术MULTI-AXISSYNCHRONOUSCONTROLTECHNOLOGYFORINDUSTRIALROBOT王振哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP273.2学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文工业机器人多轴同步控制技术硕士研究生：王振导师：肖峰教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273.2U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegree

2、inEngineeringMULTI-AXISSYNCHRONOUSCONTROLTECHNOLOGYFORINDUSTRIALROBOTCandidate：WangZhenSupervisor：Prof.XiaoFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinIn

3、stituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要工业机器人尤其指的是多个自由度的机械臂，适合完成重复性的且精度要求高的工业生产动作，常应用于喷涂、焊接与装配等生产线，顶替了成本愈来愈高的人工，此外还提高了生产效率和良品率。首先，本文主要针对工业机器人原理进行解析，并对其进行分析与建模。通过Lagrange法建立机器人动力学模型方程，作为论文中的被控对象。另外，对于多轴同步的问题提出交叉耦合的控制策略，实现多轴之间的位置和速度同步跟踪。接着，针对工业机器人的多轴同步控制问题，提出了自适应控制有关算法。自适应算法优势在于对系统中未知参数进行在线估量

4、。模型参考自适应算法应用广泛，使用系统模型作为参考，提取系统中的未知参数作变量，将系统的参考模型线性化，并将未知的在线估计参数加入到控制律中。将自适应控制算法与神经网络进行了联合，不依赖系统参考模型，运用RBF神经网络去逼近模型的全部而不仅仅是原来的未知参数，提高了系统的对于摩擦和外界干扰的克服能力。然后，又研究滑模变结构算法在工业机器人多轴同步控制上的运用，其主要解决其系统含有的非线性特征和不可预知的外部干扰问题。系统一旦进入滑模运动状态，便与控制对象参数改变和系统扰动无关，具备很强的鲁棒性，但不可避免地引起系统的抖振现象。为此设计滑模切换函数时，引入指数趋近律去约

5、束滑模运动的轨迹以达到减弱系统抖振的目的。另外，针对系统滑模运动的不同阶段的不同特征，需要采用不同的增益加以控制，于是引入模糊系统与自适应控制策略实时调节系统的增益大小，从而有效降低抖振。最后，建立了一个由上位机、伺服驱动器和工业机器人组成的实验平台，上位机和伺服驱动器利用EtherCAT通信，并对实验室的埃夫特工业机器人建立动力学模型。接下来，得到的动力学模型方程在Matlab中与各个算法Simulink仿真，得到输出的控制力矩数据。在上位机的EtherCAT主站基础上建立实时任务，把输出的控制力矩数据周期性地通过机器人控制驱动程序发送伺服驱动器，控制工业机器人跟踪

6、期望的轨迹。关键词：工业机器人；同步控制；自适应控制；滑模控制；EtherCATI哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInparticular,industrialrobotsrefertomanipulatorswithmultipledegreesoffreedom,whicharesuitableforrepetitiveandhighlydemandingindustrialproductionoperations.Theyareoftenusedinproductionlinessuchasspraying,weldingandassembly,r

7、eplacinghigher-costlabor.Italsoincreasesproductionefficiencyandyield.Firstofall,thisarticlemainlyanalyzestheprincipleofindustrialrobots,andmodelsthem.TheLagrangemethodisusedtoestablishthedynamicalmodelequationoftherobotsasthecontrolledobjectinthepaper.Inaddition,across-coupling