3TY4803-0AC1 并聯機器人中的6個并聯桿件分別由6個液壓缸直接驅動,從而實現桿件位移量的變化。它可以實現點到點(PTP)運動和連續(xù)軌跡(CP)運動,但為了機器人準確到達空間某一位置并具有良好的跟蹤姿態(tài),必須對機器人的末端進行軌跡控制C位姿控制)。
并聯機器人的6個并行通道結構是一致的,給出一個通道的數學模型如下為放大器增益;L為伺服閥轉換系數;K為伺服閥流量增益;d為液壓缸柱塞面積為液壓缸的固有頻率;忒為動力元件阻尼比;為第丨個油缸位移輸出;1(7+1)為力干擾傳函;其中隊,么為可變參數;尸,為不確定外擾。
滑動模態(tài)區(qū)為整個切換面。則變結構控制系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為控制函數為切換函數為為了系統(tǒng)設計的方便,設即切換面為等價控制函數為并且對正常運動段及滑模運動段分別進行設計。
根據并聯機器人液壓跟隨系統(tǒng)的動態(tài)性能的要求,對極點進行配置得:c,=1764,c2=65.44,々趨近速度e的不能過大或過小,過大會引起抖振,過小則會使到達切換面的時間變長,仿真過程中選值為26.最后得到等價控制控制為2)在滑模運動段,系統(tǒng)的狀態(tài)方程可寫成如下由上式可得所以,閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為可見,此系統(tǒng)在滑模上運動時,與系統(tǒng)參數a,免、無關,因此,積分變結構控制方法對系統(tǒng)參數變化具有魯棒性。根據并聯機器人動態(tài)性能要求得到:知=23.總結上述設計過程,給出設計步驟如下:寫出系統(tǒng)動力學方程式(2)和積分變結構控制方程式(3)式;對正常運動段寫出線性切換超平面式(6),并以純變結構開環(huán)系統(tǒng)的輸入為第一個狀態(tài)變量,對超平面進行簡化為式(8);由趨近律式(10)求出控制律;綜合求出軌跡跟蹤等價控制式(14);根據式(17)及要求的動態(tài)特性,確定積分常數慫。
3TY4803-0AC1仿真研究2.1跟蹤能力測試為了測試系統(tǒng)對變化信號的跟蹤能力,現將并聯機器人積分變結構控制系統(tǒng)與純變結構控制系統(tǒng)進行比較。為了得到積分控制器的控制效果,變結構控制部分采用相同的控制參數,即式(14),慫如上。分別將兒;>=.2m的階躍信號和木=0.2111,F=12rad/s的正弦信號輸入兩系統(tǒng)。響應如,所示。
可見,系統(tǒng)對于階躍信號的響應速度比純變結構控制系統(tǒng)的響應速度明顯加快;對于正弦輸入比純變結構控制系統(tǒng)有更加理想的響應速度和精度。
2.2魯棒性測試理想情況下及有攝動情況時的參數見表1.表1參數對照表組數在參數變化的情況下,以階躍輸入測試。采用的控制器參數與階躍響應比較過程中相同。測試結果如所示(為了觀察的方便將圖分成了起始段和趨近穩(wěn)定段兩段)。
由圖可見,系統(tǒng)對于參數在較大的范圍內的變化具有很好的魯棒性。
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