直驱精密平面并联运动平台的动力学建模与轮廓控制
| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-10页 |
| 目录 | 第11-16页 |
| 图录 | 第16-19页 |
| List of Figures | 第19-22页 |
| 第1章 绪论 | 第22-48页 |
| 1.1 课题来源 | 第22页 |
| 1.2 课题背景 | 第22-29页 |
| 1.2.1 并联机器人技术 | 第22-25页 |
| 1.2.2 直接驱动机器人 | 第25-29页 |
| 1.3 并联机器人的研究现状 | 第29-38页 |
| 1.3.1 并联机器人的运动学分析 | 第29-30页 |
| 1.3.2 并联机器人逆向动力学分析 | 第30-32页 |
| 1.3.3 并联机器人优化设计 | 第32-34页 |
| 1.3.4 并联机器人的控制策略 | 第34-38页 |
| 1.4 轮廓控制的研究现状 | 第38-43页 |
| 1.4.1 单轴解耦轮廓控制 | 第39页 |
| 1.4.2 交叉耦合轮廓控制 | 第39-41页 |
| 1.4.3 基于任务坐标系的轮廓控制 | 第41-42页 |
| 1.4.4 并联机器人的轮廓控制研究 | 第42-43页 |
| 1.5 课题的研究内容与论文安排 | 第43-47页 |
| 1.5.1 课题的研究内容 | 第43-45页 |
| 1.5.2 论文章节安排 | 第45-47页 |
| 1.6 本章小结 | 第47-48页 |
| 第2章 平面并联运动平台操作空间动力学分析与优化 | 第48-76页 |
| 2.1 平面并联运动平台的构型设计 | 第48-49页 |
| 2.2 平面并联运动平台的运动学分析 | 第49-54页 |
| 2.2.1 位置分析 | 第50-52页 |
| 2.2.2 速度分析 | 第52-53页 |
| 2.2.3 加速度分析 | 第53-54页 |
| 2.3 基于拉格朗日方程的操作空间动力学模型 | 第54-62页 |
| 2.3.1 拉格朗日函数的计算 | 第55-57页 |
| 2.3.2 拉格朗日乘子的计算 | 第57-58页 |
| 2.3.3 基于拉格朗日方程的动力学方程 | 第58-60页 |
| 2.3.4 操作空间动力学方程的性质 | 第60-62页 |
| 2.4 平面并联运动平台运动学性能分析 | 第62-68页 |
| 2.4.1 工作空间与奇异性分析 | 第62-63页 |
| 2.4.2 可操作性和灵巧度指标 | 第63-66页 |
| 2.4.3 平面并联运动平台的刚度分析 | 第66-67页 |
| 2.4.4 全局综合运动学性能指标 | 第67-68页 |
| 2.5 平面并联运动平台的动态性能分析与优化设计 | 第68-70页 |
| 2.5.1 动态性能分析 | 第68-70页 |
| 2.5.2 全局综合动态性能指标 | 第70页 |
| 2.6 平面并联运动平台的动态优化设计 | 第70-75页 |
| 2.6.1 动态优化设计 | 第71-73页 |
| 2.6.2 动态优化设计结果 | 第73-75页 |
| 2.7 本章小结 | 第75-76页 |
| 第3章 基于操作空间动力学模型的轨迹跟踪控制 | 第76-102页 |
| 3.1 并联机器人的轨迹跟踪控制 | 第76-80页 |
| 3.1.1 独立关节的复合控制 | 第76-77页 |
| 3.1.2 基于动力学模型的复合控制 | 第77-80页 |
| 3.2 级联 PID/PI 控制器 | 第80-84页 |
| 3.2.1 速度环分析 | 第80-82页 |
| 3.2.2 位置环分析 | 第82-84页 |
| 3.3 速度/加速度前馈控制 | 第84-87页 |
| 3.3.1 速度前馈控制 | 第84-86页 |
| 3.3.2 速度/加速度前馈控制 | 第86-87页 |
| 3.4 基于动力学模型的前馈控制 | 第87-91页 |
| 3.4.1 基于动力学模型的前馈控制器结构 | 第87-88页 |
| 3.4.2 永磁同步直线电机的数学模型 | 第88-90页 |
| 3.4.3 基于动力学模型的前馈增益 | 第90-91页 |
| 3.5 直线电机伺服系统参数辨识 | 第91-94页 |
| 3.5.1 参数辨识系统设计 | 第92-93页 |
| 3.5.2 参数辨识结果分析 | 第93-94页 |
| 3.6 轨迹跟踪控制器设计 | 第94-99页 |
| 3.6.1 最优级联 PID/PI 控制器设计 | 第94-97页 |
| 3.6.2 速度/加速度前馈增益 | 第97-98页 |
| 3.6.3 基于动力学模型的前馈控制器设计 | 第98页 |
| 3.6.4 复合控制器的仿真结果 | 第98-99页 |
| 3.7 本章小结 | 第99-102页 |
| 第4章 基于全局任务空间的交叉耦合轮廓控制 | 第102-128页 |
| 4.1 轮廓控制 | 第102-105页 |
| 4.1.1 轮廓控制概述 | 第102-104页 |
| 4.1.2 平面并联运动平台的轮廓控制 | 第104-105页 |
| 4.2 操作空间的轮廓误差模型 | 第105-110页 |
| 4.2.1 线性轮廓误差 | 第106-107页 |
| 4.2.2 圆弧轮廓误差 | 第107-108页 |
| 4.2.3 平面任意曲线轮廓误差 | 第108-110页 |
| 4.3 平面并联运动平台的轮廓误差模型 | 第110-113页 |
| 4.3.1 线性轮廓误差 | 第110-111页 |
| 4.3.2 圆弧轮廓误差 | 第111-112页 |
| 4.3.3 平面任意曲线轮廓误差 | 第112-113页 |
| 4.4 交叉耦合增益的计算 | 第113-116页 |
| 4.4.1 轮廓控制器结构 | 第113-114页 |
| 4.4.2 前向通道的交叉耦合增益 | 第114-115页 |
| 4.4.3 补偿通道的交叉耦合增益 | 第115-116页 |
| 4.5 交叉耦合控制器设计 | 第116-121页 |
| 4.5.1 广义的轮廓误差传统函数 | 第116-118页 |
| 4.5.2 交叉耦合控制器的稳定性分析 | 第118-121页 |
| 4.5.3 交叉耦合控制器设计步骤 | 第121页 |
| 4.6 轮廓控制器设计与仿真分析 | 第121-126页 |
| 4.6.1 交叉耦合轮廓控制器的设计 | 第122-123页 |
| 4.6.2 平面并联运动平台交叉耦合轮廓控制仿真 | 第123-126页 |
| 4.7 本章小结 | 第126-128页 |
| 第5章 双直线电机同步驱动与轨迹跟踪控制实验 | 第128-148页 |
| 5.1 平面并联运动平台的物理样机研制 | 第128-130页 |
| 5.1.1 第一代平面并联运动平台样机 | 第128-129页 |
| 5.1.2 第二代平面并联运动平台样机 | 第129-130页 |
| 5.1.3 第三代平面并联运动平台样机 | 第130页 |
| 5.2 硬件在回路仿真系统设计 | 第130-133页 |
| 5.3 轨迹跟踪的性能指标 | 第133-134页 |
| 5.4 双直线电机同步控制实验 | 第134-140页 |
| 5.4.1 交叉耦合同步控制 | 第134-135页 |
| 5.4.2 交叉耦合同步控制器设计 | 第135-136页 |
| 5.4.3 同步驱动控制的轨迹规划 | 第136-137页 |
| 5.4.4 双轴同步控制实验 | 第137-140页 |
| 5.5 基于动力学模型的圆弧轨迹跟踪实验 | 第140-147页 |
| 5.5.1 轨迹规划 | 第140-142页 |
| 5.5.2 复合控制器圆弧轨迹跟踪实验结果 | 第142-146页 |
| 5.5.3 圆弧轨迹跟踪实验结果分析 | 第146-147页 |
| 5.6 本章小结 | 第147-148页 |
| 第6章 平面并联运动平台轮廓控制实验 | 第148-172页 |
| 6.1 轮廓控制系统 | 第148-149页 |
| 6.1.1 平面并联运动平台的轮廓控制系统 | 第148-149页 |
| 6.1.2 轮廓控制的性能指标 | 第149页 |
| 6.2 线性轮廓控制实验 | 第149-152页 |
| 6.3 圆弧的轮廓控制实验 | 第152-157页 |
| 6.3.1 圆弧轮廓误差估计 | 第152-154页 |
| 6.3.2 圆弧轮廓控制实验结果 | 第154-156页 |
| 6.3.3 结论 | 第156-157页 |
| 6.4 椭圆的轮廓控制实验 | 第157-164页 |
| 6.4.1 轨迹规划 | 第157-159页 |
| 6.4.2 椭圆的轮廓误差估计 | 第159-160页 |
| 6.4.3 椭圆轮廓控制实验结果 | 第160-162页 |
| 6.4.4 结论 | 第162-164页 |
| 6.5 伯努利双纽线的轮廓控制实验 | 第164-170页 |
| 6.5.1 轨迹规划 | 第164-166页 |
| 6.5.2 伯努利双纽线的轮廓误差估计 | 第166-167页 |
| 6.5.3 伯努利双纽线轮廓控制实验结果 | 第167-170页 |
| 6.5.4 结论 | 第170页 |
| 6.6 本章小结 | 第170-172页 |
| 第7章 总结与展望 | 第172-176页 |
| 7.1 论文总结 | 第172-174页 |
| 7.2 创新点 | 第174页 |
| 7.3 研究展望 | 第174-176页 |
| 附录 | 第176-180页 |
| 附录 A 平面并联运动平台操作空间动力学方程 | 第176-179页 |
| 附录 B 直线电机的性能参数 | 第179-180页 |
| 参考文献 | 第180-194页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 | 第194页 |
| 国家发明专利 | 第194-195页 |
| 参与的科研项目 | 第195-196页 |
| 致谢 | 第196-197页 |
