6pus-upu冗余驱动并联机器人模型辨识及力控制算法研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目6PUS-UPU冗余驱动并联机器人模型辨识及力控制算法研究作者姓名于海洋学位类别工程硕士指导教师王洪瑞教授2016年5月中图分类号：TP242.6学校代码：10216UDC：681.5密级：公开工程硕士学位论文6PUS-UPU冗余驱动并联机器人模型辨识及力控制算法研究硕士研究生：于海洋导师：王洪瑞教授副导师：贾慧鹏工程师申请学位：工程硕士学科专业：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlEngineeringRESEARCHONMODELI

2、DENTIFICATIONANDFORCECONTROLALGORITHMOF6PUS-UPUREDUNDANTACTUATEDPARALLELMANIPULATORbyYuHaiyangSupervisor:ProfessorWangHongruiYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《6PUS-UPU冗余驱动并联机器人模型辨识及力控制算法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出

3、重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日摘要摘要随着并联机器人技术的不断发展，其在工业生产领域的应用变得越来越广泛。因此，关于并联机器人的相关研究也就越来越受到重视。并联机器人相对于串联机器人具有结构紧凑、高刚度、承载能力强等特点，同时也有工作空间较小、容易产生耦合内力、出现奇异位形等缺点，这使得并联机器人的应用受到了一定的限制。在众多研究人员提出的解决方案当中，冗余驱动成为了一种行之有效的方案。本文以6PUS-UPU冗余驱动并联机器人作为研究对象，对其动力学模型进行了辨识，同时围绕冗余驱动分支进行了滞后结构、控制

4、器设计及改进方案的研究，从而达到优化结构内力，提高系统稳定性的目的。具体的研究内容如下：首先，对并联机器人动力学模型进行模糊辨识并对冗余分支设计控制器。并联机器人动力学模型为多输入多输出的非线性机构，其内部结构用数学模型很难准确描述，因此需要选择系统辨识的方法构建模型。本文采用模糊T-S模型对6PUS-UPU冗余驱动并联机器人进行辨识，进一步设计冗余分支控制器，实现驱动力的优化。其次，对冗余分支滞后问题展开研究，设计史密斯预估补偿控制结构。本文针对6PUS-UPU冗余驱动并联机器人建立的动力学表达式比较复杂，实际控制时需要花费大量的时间进行运算，这样就会造成冗余驱动分支驱动力滞

5、后。而冗余分支滞后对系统整体性能影响巨大，在这里我们采用了Smith提出的预估补偿的方法，通过补偿环节来消除闭环系统中滞后因素的影响。在此基础上对冗余分支控制算法进行改进研究，设计了模糊PI控制器，并进行了联合仿真研究，实现驱动力的进一步优化控制。最后，进一步将冗余分支模糊控制器改进为模糊神经网络控制器。模糊控制不依赖详细的模型，而是依靠专家知识和经验，但是模糊控制不能进行自我学习。而神经网络善于进行学习算法，两者的结合能够很好地取长补短。因此我们设计了冗余分支模糊神经网络控制器，进一步提高了冗余分支的控制效果，从而提高了系统整体的性能。最后在MATLAB和ADAMS联合仿真当

6、中进行了验证。关键词：并联机器人；冗余驱动；模糊辨识；Smith滞后补偿；模糊控制；模糊神经网络控制-I-燕山大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofparallelrobottechnologyanditsapplicationinthefieldofindustrialproductionisbecomingmoreandmorewidely.Therefore,therelatedresearchonparallelrobothasattractedmoreandmoreattention.Comparedwiththeserialro

7、bot,parallelrobothasthecharacteristicsofcompactstructure,highrigidity,strongbearingcapacity,butalsohassmallerworkingspace,easytoproducecouplingforce,appearsingularityandothershortcomings,whichmakestheapplicationofparallelrobotislimited.Inthepropose