驱动冗余并联机器人控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

并联机器人以其承载能力强、运动精度高、刚度大、运动惯量小等一系列的优点，在国民生产的各个领域得到越来越广泛应用。随着并联机构应用领域的扩展以及对并联机构研究的深入，人们对其控制性能提出了更高的要求。由于并联机器人由多杆并联运动机构构成，其动力学模型是一个多自由度、多变量、高度非线性、多参数耦合的复杂系统，另外受机构模型的参数不确定、未建模动力学、负载扰动、机构关节和伺服摩擦及外界干扰等诸多不确定因素的影响，传统的控制策略已很难实现期望的控制品质。

2. 研究内容和预期目标

以新型3-PRRR/PPRR驱动冗余三自由度并联机器人为研究对象，提出一种新型并联机器人实时控制动力学模型的建模方法，在此基础上研究设计基于动力学模型的滑模控制方法对并联机器人进行控制，最后基于Matlab/Simulink软件对所设计机器人控制系统进行轨迹跟踪控制仿真，并对仿真结果进行分析。

3. 研究的方法与步骤

(1)根据并联机器人的运动学分析及动平台运动要求，推导机构的正反解及动力学模型。首先对机构的机构特性和工作原理进行分析，并确定机构自由度;然后根据机构3个位姿参数之间的约束关系，建立机构的运动学模型，并推导机构的雅可比矩阵;最后对驱动冗余并联的工作空间和奇异性进行分析。

(2)基于动力学模型，具体设计滑模控制算法。阐述滑模变结构控制的基本原理，并在给定的动力学模型的基础上设计滑模变结构控制器。

(3)运用matlab仿真、调试，验证设计系统的控制性能。

4. 参考文献

[1] 刘金琨等．滑模变结构控制matlab仿真[m]．北京：清华大学出版社，2005．

[2] 刘金琨．机器人控制系统的设计与matlab仿真[m]．北京：清华大学出版社，2008：505-506．

[3] 牛雪梅．新型3-dof驱动冗余并联机构动力学建模及其滑模控制研究[d]．镇江：江苏大学，2014．

5. 计划与进度安排

(1)2022.01.15－2022.02.28消化已有资料，查阅相关文献资料，完成外文翻译；；

(2)2022-03-01～2022-03-07查阅资料，总体方案制定案；

(3)2022-03-08～2022-03-28构建机器人机构动力学模型；