蒸汽发生器检修用机械手控制系统设计

摘要

给出了蒸汽发生器检修用机械手的控制系统的设计，软件系统和硬件系统的设计方案，分析了控制系统功能。 给出了机械手的运动学求解方法。该机械手虽然是六DOF机械手，但由于其结构和工作性质的特殊性，使其具有冗余机械手的特性，因此其逆解变得更加复杂。本文根据该机械手的具体结构，提出了一种代数法和数值解法相结合的逆解方法，在保证解的精确性的同时对解进行了合理优化，使得求解过程快速准确。对于数值解法，文中给出了基于非单调信赖域算法的最优化问题求解方法，该方法不仅具有牛顿法的快速收敛性，又有理想的总体收敛特性，使求解过程更加顺利。 给出了机械手尺寸优化设计方法。通过分析机械手的作业环境和碰撞约束，给出了该机械手碰撞检测的方法，同时针对机械手的主要工作任务—堵管，给出了局部关节的逆解方法，在此基础上提出了合理的机械手尺寸优化指标，并针对该指标的最优化原则，对机械手尺寸进行优化设计。通过分析问题的特点，提出了适合的多层网格优化方法。最终应用上述方法，给出了该机械手的尺寸优化实例，验证了方法的有效性。 在运动学求解基础上给出了基于人工势场序列的无碰撞路径规划求解算法。仿真结果验证了算法的可行性。 最后给出了控制系统具体实现，给出了基于VC++的系统软件设计，基于OpenGL的三维图形仿真系统设计和基于DSP系统的硬件控制系统设计方法。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

第2章系统总体设计

第3章机械手运动学求解

第4章机械手作业环境分析与优化设计

第5章机械手轨迹规划研究

第6章机械手的关节控制

第7章机械手控制系统实现

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢