3-DOF并联机构控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

由于社会生产力的提高，机器对于这个世界来说越来越重要。随着研究的不断深入，不断增加的控制任务复杂度，对机器及其控制提出了更高的性能要求。

并联机构是一种多支链闭环运动机构，与串联机器人相比，具有刚度大、运动精度高、承载能力强、运动灵活、运动惯量小等诸多优点，己经被广泛应用于工业、航空、航海、医疗等领域。随着应用领域的不断扩展，其工作模式和作业精度方面的要求越来越高，控制任务也越来越复杂。并联机构演化发展进程是从一杆到多杆，从平面运动到空间运动，逐渐改变的过程。最早关于并联机构的设想出现在1928年，当时美国的gwinnett设计了一种用于娱乐的并联机构，并申请了专利，该并联运动系统如图1-1所示。该机构的功能是给观众产生某种动感，以配合电影画面。虽然此并联机构简单，也未能真正建造，但它是有记载的第一个并联机构方案，而且从一开始并联机构就被应用于运动模拟领域。

十多年后，willard l.v.pollard发明了第一个并联机器人，用于自动喷漆作业中。该并联机器人是一个具有三个支链的五自由度装置，遗憾的是，此并联机器人未被建造，但它的提出比devilbiss公司完成第一个串联机器人早了7年。可见，人们对并联机构的研究和对串联机构的研究是同时起步的。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容为3-dof并联机构运动学、动力学建模，以及控制系统的硬件设计，控制器设计，最后基于matlab/simulink软件对所设计并联机构控制系统进行轨迹跟踪控制仿真。

其主要技术要求：

(1)根据并联机构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；

3. 研究的方法与步骤

（1）参考相关文献，对并联机构进行运动学、动力学建模

（2）学习滑膜控制的相关知识，进行滑膜控制器设计

（3）运用matlab进行仿真、调试

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）2022-01-12～2022-03-04查阅文献资料，确定毕业设计工作任务，撰写开题报告；

（2）2022-03-05～2022-03-15翻译外文文献，分析任务目标，确定总体方案；

（3）2022-03-16～2022-04-06构建机构运动学和动力学模型；