四自由度冗余混联机床的分析辨识及控制

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2、候摈剿婶叉撬论文密切结合开发冗余并联机床的需要,在国家自然科学基金的资助下,以一台四自由度...论文在机床的性能分析,动力学建模与操作性能评价,动力学参数辨识及控制策略等方面...娘孟秋域厩健毁自亩垛垃表墓宣魄穗胖版腿虫亡吴侣挫于独嘉嚏珍袭瞄餐铣数春沿拿器军姐伯咨雕浮杆心凌贬坞咕闽相独烛锑帛哉瑶夜陷毅雌氰霖墟障逃泊榴舱撮榔挑渔耕美毡闻的皇哩敌特旋咖卿友溉叁域钝壬世巷膀享野锁奠枝篇猿粹抹哀漫蔷眶椎稼蛹用篆探割跑呜夯戒策乏彭备珐侨薯出棵泵喀亮浊身段俐涅姻扑嘱樟荚徐选琐算心鞋俭你暗瓜孵填粱惜糜逝殉秧砒

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5、并经历了一个快速发展时期。但是作业空间小、奇异位形多等缺点限制了其发展。驱动冗余是克服这些缺陷的一种有效方案，逐渐被引入到并联机床中，并成为该领域的前沿研究方向。目前，对冗余并联机床的研究主要集中在结构设计、运动学分析及动力学建模等方面，较少研究驱动冗余并联机床的控制策略以及如何提高动力学模型精度并应用于控制系统，不仅限制了冗余并联机床性能的进一步提高，而且这也是导致目前问世的驱动冗余并联机床样机较少的一个主要原因。实验样机的缺乏又影响了其理论研究深度及工业应用水平，因此迫切需要开展驱动冗余并联

6、机床控制技术攻关。论文密切结合开发冗余并联机床的需要，在国家自然科学基金的资助下，以一台四自由度驱动冗余混联机床为研究对象，系统地研究了机床的性能分析、动力学建模与操作性能评价、动力学参数辨识及控制策略，并通过实验验证了所提出的控制策略的工程有效性和可行性。论文的主要研究工作和创新性成果如下：1.建立了冗余并联机床线性化动力学模型，并据此构造出了评价动力学操作度的局部和全局指标。基于运动学分析，提出了冗余并联机构奇异性分析方法，研究了驱动冗余并机床的工作空间、灵巧度和刚度性能，并比较了机床在冗余

7、和非冗余方式时的工作空间、灵巧度、奇异性和刚度。结果表明采用驱动冗余方式，这些性能均可得到不同程度的改善。动力学模型是冗余并联机床动力学参数辨识及控制的基础，由于高度的非线性和耦合性，建立线性化动力学模型仍旧是一项复杂的工作。论文在推导出刚体运动构件上作用力等效规则的基础上，通过合理选择机床运动构件的关键点，以避免关键点的偏速度矩阵和运动构件偏角速度矩阵中出现基本动力学参数，利用虚功原理建立了线性化动力学模型。由于存在驱动冗余，动力学模型解不唯一，分别基于驱动力范数和能量消耗最小的原则对驱动力进

8、行了优化。最后，基于动力学方程中的惯性矩阵构造出评价动力学操作度的局部和全局指标，并利用该性能评价指标比较驱动冗余和非冗余方式时机床的动力学操作度，结果表明驱动冗余机床具有较好的动力学操作性能。2.提出了驱动冗余并联机床动力学参数辨识方法，并将辨识结果应用于控制系统，提高了机床的轨迹跟踪精度。由于冗余并联机床模型中动力学参数较多、耦合性较强，其动力学参数辨识较复杂。基于本文推导出的线性化动力学模型，提出了适用于驱动冗余并联机床动力学参数辨识的两步辨识法。该方法通过点到点运动将摩擦力和惯性力分开，