基于SimMechanics的高速3-RRR并联机构动力学分析与控制.pdf

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1、第2期机械设计与制造2013年2月MachineryDesign&Manufacturel57基于SimMechanics的高速3-RRR并联机构动力学分析与控制叶芳林，胡俊峰(1．沈阳铝镁设计研究院有限公司，辽宁沈阳110001；2．江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000)摘要：为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作，研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型，基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明，速度越大，驱动力

2、矩也越大；机构高速运行过程中驱动力矩变化大，且在某些时刻产生突变致使机构产生较大冲击。为了实现高速运动跟踪控制，利用PID控制的鲁棒性，设计PID控制器。仿真结果表明，动平台能较好地实现期望的轨迹，但在初始阶段，存在一定的跟踪误差。关键词：3一RRR并联机构；SimMechanics；PID控制；动力学模型中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)02—0157—03DynamicAnalysisAndControlofHigh-Speed3-RRRParalle

3、lMechanismBasedonSimMechanicsYEFang-lin，HUJun-feng(1．ShenyangAluminum&MagnesiumEngineering&ResearchInstitute，LiaoningShenyang110001，China；2．SchoolofMechanical＆ElectricalEngineering，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，JiangxiGanzhou341000，China)Ab

4、stract：Inordertomeetthehighspeedoperationof3-RRRparallelmechanismintheindustryapplications，itsdynamicperformancesandcontrolduringhigh-speedoperationispresented．TheSimMechanicsisappliedtobuildthedynamwmodelof3-RRRparalllelmechanism，andthedynamicanalys

5、isisperformedbasedonit．Theanalysisresultsshowthatthemorehigherthevelocitiesare，themorelargertheactuatedtorquresare；thetorqueshavecomparativelylavgerchangesasthemechanismsisonhigh-speedoperation，andthesuddenchangesofthetorqecauselargeimpactsofthemecha

6、nism．Inordertomeethigh-speedmotiontrajectorycontrol，thePIDcontrollerisdesignedbyusingitsrobustness．ThesimulationresultsshowthatthemobileplatformCanacquirethedesiredtrajectory，butduringthefirstphase，thetrajectoryerrorsexit．KeyWords：High-Speed3-RRRPara

7、llelMechanism；SimMechanics；PIDControl；DynamicModeling1引言为了实现3-RRR并联机构在工业应用中高速操作，采用Matlab的SimMechanics建立其动力学模型，并对其在高速运动随着国内电解铝工业快速发展，铸造车间从国外引进不少中的动力学分析和高速运动跟踪控制研究。智能机械装备，铝锭堆垛机的引进，大降低劳动强度，提高劳动生产率，其作为串联机器人已应用于电解铝工业。并联机器人是～2动力学模型的建立种新型机器人结构形式，与串联机器人相比，具有

8、刚度大、运动精平面3-RRR并联机器人机构是由定平台4，、动平台度高、T作平稳和承载能力大等优点，在飞行模拟器、微动操作器BB2B，和连接动平台、定平台的三条结构相同的运动支链，4等工业领域有较广泛的应用前景I。3自由度并联机器人因其构(i=1，2，3)组成，动平台与各连杆、各连杆与连架杆、连架杆与定件少、结构简单、容易解耦、控制方便、T作空间大、经济性好等优平台之间均通过转动副连接，在各运动支链中，与定平台连接的点，在微动机构、操作手、生产装配线等工业生产领域应用广泛，转动副是驱动副。平面3-