论文部分内容阅读
并联四自由度运动平台是一种空间四自由度并联机构,针对目前航空航天领域对运动平台的一些应用要求,提出了一种可实现空间三维移动和绕Z轴转动的四自由度运动平台,并研究了四自由度运动平台的机构特性。该机构不仅具有输出精度高、机构刚性好、承载能力强等并联机构的特点,也具备工作空间大、构型简单、结构对称等优点。可用于开发运动模拟器、新型工作台、四维力传感器、微操作机器人以及并联机床等。本文主要针对四自由度运动平台的运动学分析、动力学分析、基于RBF神经网络滑模变结构控制的控制策略研究、基于NI PCI-7344运动控制套件的伺服控制系统设计等四个方面展开了研究。 本研究主要内容包括:⑴四自由度运动平台的运动学分析:在对运动平台自由度数分析的基础上,分别对机构进行位置正反解分析,速度与加速度分析,工作空间分析,奇异位形分析。并在运动学理论分析的基础上,基于MATLAB对四自由度运动平台进行运动学仿真。⑵四自由度运动平台的动力学分析:在对运动平台运动学分析的基础上,分别采用Newton-Euler法和Lagrange法对四自由度运动平台进行动力学分析。并根据 Lagrange法求解的动力学模型,利用MATLAB对四自由度运动平台进行动力学仿真。⑶四自由度运动平台的控制策略研究:应用于并联机构的控制策略有很多,在对传统控制策略分析的基础上,并根据运动平台的动力学模型,提出了RBF神经网络滑模变结构控制的并联机构控制策略,通过仿真分析表明该控制策略的控制效果理想。在分析运动平台的总体控制结构的基础上,将RBF神经网络滑模变结构控制应用于支链回路的控制,通过MATLAB/Simulink对支链控制回路进行仿真,为后续控制系统试验分析提供了理论依据。⑷四自由度运动平台的控制系统试验分析:在动力学建模和控制策略研究的基础上,基于NI PCI-7344运动控制套件设计伺服控制系统,通过伺服控制系统试验分析来验证控制系统的控制效果。