平面2自由度并联机器人的解耦控制和仿真分析.pdf

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1、第51卷第13期机械工程学报V01．51NO．1320l5年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJu1．2015DoI：10．3901／JME．2015．13．152平面2自由度并联机器人的解耦控制和仿真分析水陈炜楠刘冠峰林协源张国英管贻生(广东工业大学机电工程学院广州510006)摘要：以平面2自由度并联机器人为研究对象，推导其运动学模型，在运动学模型的基础上结合欧拉一拉格朗日动力学方程推导其动力学模型，根据得到的动力学模型引入计算力矩解耦控制方法，并证明该方法在理想估计与非理想估计下，对应的

2、李雅普诺夫函数是全局渐进稳定的，从而得到解耦控制率方程，根据控制率方程和机器人的实际结构参数搭建Simulink仿真模型，进行运动控制仿真，仿真方法有：基于传统PD控制器的计算力矩解耦控制仿真方法和基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制仿真方法，仿真输出机器人跟踪给定运动轨迹的效果图和误差图。仿真结果表明，无论是在理想或非理想状态下，计算力矩解耦控制方法确实可以使控制系统趋于稳定，且跟踪误差小，通过比较可知，基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制方法的效果更佳。关键词：2自由度并联机器人：动力学；解耦控制；模糊控制中图分类

3、号：TP242DecouplingControlandSimulationofa2-DOFParallelRobotCHENWeinanLIUGuanfengLINXieyuanZHANGGuoyingGUANYisheng(SchoolofElec~o—mechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006)Abstract：A2-DOFplanarparallelrobotisstudied．Thekinematicsmodelises

4、tablished，andthedynamicsmodelbyusingEuler-Lagrangeformulationisdeducedbasedonit．Accordingtothedynamicmodel，acomputedtorque(C—T)decouplingcontrolmethodisintroduced．ItisprovedthatthecorrespondingLyapunovfunctionisglobalasymptoticstableintheidealandnon—idealestimatio

5、nwiththismethod．Thedecouplingcontrolfunctioncanbeeasilygot．Associatedwiththecontrolfunctionandtherealparametersoftherobot，theSimulinkmodelisestablishedandsimulated．ThecontrolstrategyincludesmethodofC—TdecouplingcontrolwithtraditionalPDcontrollerandmethodofC—Tdecou

6、plingcontrolwithself-adaptioncontroller．TheSimulinkresultsindicatethattheconclusionofthestabilityofC—Tdecouplingcontrolsystemcanbeeasilyfound，andthecontrolerrorissmal1．TheperformanceofC—Tdecouplingcontrolwithadaptionfuzzycontrollerisbetterbycomparingtheoutputfigur

7、es．Keywords：2-DOFparallelrobot；dynamics；decouplingcontrol：fuzzycontrolz方向只需要较小的操作位移时，末端搭载一个10前言或2自由度的串联机构的2自由度并联机器人相对应3或4自由度的并联机器人会显得更加经济适用。在电子、食品等轻工业应用领域中，机器人只同时，现代工业的快速发展迫切需要进一步提高生需要3到4个自由度即可满足使用要求。串联机器产效率，促使工业机器人已进入高速、高精、智能人由于自身具有较大的质量和惯性，很难应用到需和模块化的发展阶段，尤其在高速高

8、精度方面，已要高速高负载高精度的场合。并联机器人很好地弥成为现代工业机器人发展的主要趋势L4J。为此，本补了串联机器人这方面的不足。所以，近年来“少文将平面2自由度的高速高精并联平台作为研究自由度并联机器人”的研究相当热门。其中3自由对象。度并联机器人的研究已是相当深入J。特别是，在LIU等叫曾提出过两