一种新型3-RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究

作者：韩秀英,李旭莹,凌金博,等. 日期：2024-08-30/span> 浏览：14 查看PDF文档

一种新型3RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究*
韩秀英1,李旭莹1,凌金博1,杨琨1

(河南科技大学 机电工程学院,河南 洛阳 471003)


摘要:针对现有的三平移并联机构大多正解不唯一、较难实现精确稳定运动控制的问题,提出了一种新的3RRPU型三平移并联机构,同时研究了机构的运动学、动力学及轨迹跟踪控制方法。首先,运用螺旋理论分析了该机构三平移的原理,进行了驱动输入的选取与论证,对机构平台奇异性、驱动奇异性和支链奇异性进行了分析;其次,运用运动学理论建立了运动学模型,推导了位置正、逆解析解;再次,运用拉格朗日动力学理论建立了机构操作空间的刚体动力学模型;最后,提出了一种基于非线性反馈解耦的自适应滑模轨迹跟踪控制方法,以证明其控制稳定性,并基于动力学模型对空间轨迹跟踪精度和控制力矩进行了仿真分析。研究结果表明:3RRPU并联机构的位置正解在一般位形下具有唯一性,机构的平台奇异位形和驱动奇异位形少且无支链奇异。该轨迹控制方法可使机构在载荷20kg、速度0.18m/s、加速度0.12m/s2下,实现0.002m以内的高精度复杂轨迹跟踪;基于Sigmoid函数的轨迹控制方法还能有效削弱控制力矩的抖振,为实现工业领域高速、高精度、高性能的三平移运动提供了新方法。

关键词:三平移并联机构;位置正解;奇异性;螺旋理论;非线性反馈解耦;自适应滑模轨迹跟踪控制方法;机构操作空间

中图分类号:TH112文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)08-1464-08


本文引用格式:

韩秀英,李旭莹,凌金博,等.一种新型3-RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究［J］.机电工程,2024,41(8):1464-1471.

HAN Xiuying, LI Xuying, LING Jinbo, et al. Kinematics and robust control of a novel 3-RRPU parallel mechanism［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(8):1464-1471.