电动六自由度并联机器人的特性分析与控制

摘要

六自由度并联机器人由于其高刚度、高动态性能、低位置控制误差等优点，被广泛应用于运动模拟、机器人操作器、微动机构、并联机床等领域，其驱动形式主要包括液压驱动和伺服电机驱动。目前，大功率场合，多以液压驱动为主；但是在中小功率场合，电机驱动有取代液压驱动的趋势。
　　虽然六自由度并联机器人应用广泛，但是对其研究工作主要集中在运动学、动力学等分析，而针对采用高性能永磁同步电机(PMSM)驱动时的整体特性的研究工作则远远不够。
　　本文则针对PMSM驱动下的并联机器人系统进行详细分析。首先，对并联机器人进行了运动学、多刚体动力学分析，重点针对电动6-U(RP)U型并联机器人存在的衍生运动进行了量化及其补偿研究；然后，在dq坐标系下建立了PMSM伺服系统模型；最后，采用两种方法建立电动六自由度并联机器人的精确整体动力学模型，并对系统进行了动态特性分析。
　　由于未见文献对上述衍生运动进行分析，因此，采用ADAMS对其进行验证，以保证其可直接应用到工程实践中，提高该机构形式并联机器人的位置控制精度；第四章中的PMSM控制系统模型，由电机实际变量间的关系建立，为保证其正确性，应用基于SVPWM的PMSM系统模型对其外特性进行了验证；在第五章中，提出了电动并联机器人精确整体动力学模型的建立方法，巧妙的解决了等效电机惯量时变难以计算的难题，为电动并联机器人精确整体动力学模型建立提供了一种解决思路。
　　最后，针对本项目中具体参数对系统进行了动态特性分析，分析可知，该并联机器人具有较好的动态性能以及位置控制精度。

目录

电动六自由度并联机器人的特性分析与控制

ANALYSIS AND CONTROL OF 6-DOF ELECTRICAL DRIVEN PARALLEL MANIPULATOR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 并联机器人概述

1.3 永磁同步电机(PMSM)概述

1.4 论文研究的主要内容

第2章 并联机器人运动学与多刚体动力学分析

2.1 引言

2.2 运动学分析

2.3 动力学建模

2.4 本章小结

第3章 电动六自由度并联机器人衍生运动及其补偿

3.1 引言

3.2 衍生运动分析及补偿

3.3 ADAMS仿真验证

3.4 本章小结

第4章 PMSM伺服系统原理与仿真

4.1 引言

4.2 PMSM伺服系统原理

4.3 PMSM伺服系统的设计与仿真

4.4 基于SVPWM的PMSM系统仿真分析

4.5 本章小结

第5章 整体动力学模型与动态特性分析

5.1 引言

5.2 整体动力学模型

5.3 基于ADAMS与Simulink联合的整体动力学模型

5.4 动态特性分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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致谢