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    新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的全局快速終端滑模控制

      
    編號:99-577534 | doc 格式 | 10.18M | 59 頁
    新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的全局快速終端滑模控制

    2.38萬字 59頁 原創作品,獨家提交,已通過查重系統


    目 錄
    摘要 IV
    Abstract V
    第一章 緒論 1
    1.1 引言 1
    1.2 汽車電泳涂裝輸送設備的發展概況 1
    1.3 混聯機構的特點和發展概況 5
    1.3.1 混聯機構的特點 5
    1.3.2 混聯機構的發展概況 6
    1.3.3 混聯機構的應用 7
    1.4 混聯機構建模與控制方法的研究概況 8
    1.4.1運動學建模與控制方法 9
    1.4.2動力學建模方法 9
    1.4.3動力學控制方法 10
    1.5 本文的研究內容、目的及意義 12
    1.5.1 本文的研究內容 12
    1.5.2 本文的研究目的和意義 12
    1.6 本章小結 13
    第二章 新型輸送機構介紹及其運動學建模 14
    2.1 引言 14
    2.2新型輸送機構介紹 14
    2.3新型輸送機構的運動學建模 15
    2.4 本章小結 17
    第三章 新型輸送機構介紹及其動力學建模 19
    3.1 引言 19
    3.2新型輸送機構的動力學建模 19
    3.2.1拉格朗日法原理 19
    3.2.2笛卡爾空間內動力學模型的建立 20
    3.3.3關節空間內動力學模型的建立 22
    3.4 本章小結 22
    第四章 新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構控制系統 24
    4.1引言 24
    4.2新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構控制系統總體結構 24
    4.3新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構控制系統 26
    4.3.1工業控制計算機IPC 26
    4.3.2多軸運動控制卡(UMAC) 26
    4.3.3伺服控制系統 28
    4.3.4絕對位置系統 30
    4.4本章小結 31
    第五章 新型輸送機構的趨近律滑模控制器設計 32
    5.1引言 32
    5.2滑模控制基本原理 32
    5.2.1 滑模定義及數學表達 32
    5.2.2 滑模的存在和到達條件 33
    5.3新型輸送機構趨近律滑模控制器設計 33
    5.3.1基于機構動力學模型的等速趨近律滑模控制器設計 34
    5.3.2控制算法穩定性證明 35
    5.4本章小結 35
    第六章 新型輸送機構的全局快速終端滑模控制器設計 36
    6.1引言 36
    6.2新型輸送機構的全局快速終端滑模控制器設計 36
    6.2.1基于機構動力學模型的全局快速終端滑模控制器設計 36
    6.2.2控制算法穩定性證明 37
    6.2.3全局快速終端滑模控制器的收斂時間推導 38
    6.3本章小結 39
    第七章 全局快速終端滑模控制器仿真及分析 40
    7.1引言 40
    7.2控制系統框圖 40
    7.3MATLAB仿真模型 40
    7.4全局快速終端滑模控制器仿真及分析 41
    7.4.1 全局快速終端滑模控制器軌跡跟蹤仿真及分析 42
    7.4.2全局快速終端滑模控制器軌跡跟蹤誤差仿真及分析 43
    7.4.3全局快速終端滑模控制器有外加擾動時的軌跡跟蹤誤差仿真及分析 44
    7.5本章小結 45
    第八章 結論 46
    致 謝 48
    參考文獻 49


    摘要 隨著汽車制造業的迅速發展,汽車生產商的競爭也日益激烈。汽車車身前處理生產線是汽車生產過程中非常重要的環節,高性能的輸送設備能夠使汽車車身的電泳效果更好,生產成本更低,從而增強企業競爭力。但現有的汽車電泳涂裝輸送設備,例如RoDip輸送機和多功能穿梭機等,由于采用懸臂梁結構,具有承重能力較差、占地面積大、維護費用高等缺陷。本課題組在國家自然科學基金項目(51375210)資助下,研制了一種新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構,該機構具有承載能力強、車型適用性廣、結構簡單、柔性化水平高等優點。
    混聯機構結合了串、并聯機構的特點,具有控制精度高、可控自由度多、工作空間大、承載力強、速度快、剛度高、造價低等諸多優點。但混聯機構是一個復雜的空間多鏈機構,機構各支鏈之間存在非線性耦合特性,并受未建模動力學、負載擾動、機構關節和伺服摩擦及外界干擾等不確定因素的影響,因此有必要研究設計混聯機構的高性能控制器。滑模變結構控制的性能不依賴于被控對象精確數學模型,對外界干擾和參數變化不敏感,具有動態性能好,物理實現簡單等優點,本文著重研究混聯機構的滑模控制方法,以提高混聯機構控制系統的響應速度、跟蹤精度和魯棒性。
    本文首先闡述了汽車電泳涂裝輸送設備、混聯機構及其控制方法的發展概況,然后針對新型混聯式汽車電泳涂裝輸送機構進行運動學分析,得到機構的雅各比矩陣,再采用拉格朗日法建立輸送機構笛卡爾空間動力學模型和關節空間動力學模型;之后詳細介紹了采用“工控機+多軸運動控制卡(UMAC)”結構的輸送機構控制系統;其次,基于系統動力學模型設計出全局快速終端滑模控制器,以使系統狀態在有限時間收斂到滑模面上,同時提高系統的跟蹤精度,并使系統具有全局魯棒性,并用Lyapunov穩定性定理證明所設計算法的穩定性,同時推導出該系統狀態收斂到滑模面的理論收斂時間,最后通過MATLAB仿真軟件將全局快速終端滑模控制器與等速趨近律滑模控制器進行仿真比較,結果表明,全局快速終端滑模控制器能提高系統的響應速度、跟蹤精度,并使系統具有全局魯棒性。


    關鍵詞 混聯機構 滑模控制 輸送機構 動力學模型
      
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