并联抛光机器人动力学建模与控制

【摘要】：将并联机器人应用于自由曲面抛光已成为曲面抛光的一种趋势，如何提高抛光精度已成为并联抛光机器人研究的一个重要任务。加入动力学前馈控制的并联抛光系统，可以预测抛光头的速度和加速度，当它的运动轨迹偏离给定的轨迹时系统可以快速作出反应，从而提高系统响应速度和控制精度，这将为并联抛光机床的实用化、商用化提供重要保障。因此对并联抛光机器人进行动力学建模及动力学控制是提高并联抛光机器人精度极为重要的环节，具有重要的现实意义。 本文对五自由度并联抛光机器人机构进行了分析，建立了该并联抛光机器人的动力学模型，对其进行了动力学控制仿真，并对并联抛光机器人系统进行了在随机扰动作用下最优控制器的设计。 首先，对并联抛光机器人机构进行了分析，为各个支链建立了D-H坐标，利用Newton-Euler法建立了该并联抛光机器人的动力学模型，给出矩阵形式的动力学方程，并得出并联抛光机器人的状态方程。 其次，基于并联抛光机器人状态方程，分别设计了计算力矩控制器和最优控制器，利用MATLAB对该并联抛光机器人系统分别进行了计算力矩法和最优控制的动力学控制仿真，并得到在无干扰作用下和有干扰作用下的仿真结果，最后分析了对比了这两种控制方法的实际控制效果和抗干扰能力。 最后，对随机扰动下并联抛光机器人系统进行分析，分别设计随机扰动和参考输出的降维观测器，然后设计了在随机扰动下并联抛光机器人系统的最优控制器，并进行了MATLAB仿真，并对其仿真结果进行了分析。