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6-DOF并联机器人动力学建模、非线性变结构控制

陈卫东  
【摘要】: 本文是以燕山大学自行研制的液压驱动六自由度并联机器人大型实 验室样机为研究对象。首先介绍了六自由度并联机器人的结构、六自由度 平台的发展概况、应用前景,其次介绍了机器人学中常用的基本术语和基 本概念,在此基础上建立了六自由度并联机器人的Lagrange动力学模型, 并将其转换为状态空间模型。然后介绍了变结构系统理论,内容包括变结 构系统的研究历史及发展前景,滑动模态及其数学描述、滑动模态的存在 性、控制系统的品质、控制的模式、趋近律,针对本论文用的方法介绍了 输入输出变换,通过输入输出变换把系统变换为可控正则形,介绍了分散 滑动模态控制,介绍了抖振产生的原因、以及削弱抖振的方法。最后,以 六自由度并联机器人的状态空间模型为研究对象,将非线性变结构控制方 法运用到六自由度并联机器人系统的动力学控制中,首先利用输入输出变 换将六自由度并联机器人的状态空间模型转化为非线性系统的可控正则 形,然后利用分散滑动模态控制理论设计分散变结构控制器,最后合成整 个系统的变结构控制器。为了验证理论推导的正确性,在本文的第五章, 对所得到的六自由度并联机器人非线性变结构控制系统进行了大量的计 算机数字仿真试验,并编制了仿真程序。仿真结果表明,本文所设计的六 自由度并联机器人非线性变结构控制系统理论推导正确合理,而且在理论 上已经使六自由度并联机器人这个强耦合、非线性系统达到了稳定,并且 实现了稳定解耦。


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