并联臂增材制造机器人滑模变结构运动控制系统研究

针对增材制造成型零件高精度高性能的需求,为了进一步降低成型零件的形位误差和表面粗糙度值,文章搭建了并联臂增材制造机器人运动控制平台,基于滑模变结构控制理论,提出一种适用于不确定性机器人的智能控制方法。该方法首先对系统的运动学和动力学进行建模,得到机器人运动学雅可比矩阵,利用拉格朗日功能平衡法,构建出存在外部扰动和不确定项的运动控制模型,克服了并联臂机器人解耦困难的问题;然后,基于状态偏差和各阶导数变化,构建滑模控制函数,通过不断调整系统自身结构,使其始终沿着设定的超越曲面运动,增强控制系统对外部扰动的鲁棒性,实现不确定系统的精确控制。最后,利用数值仿真及试验,验证控制系统的可行性,从成型零件表面粗糙度和形位公差两方面与常规PID控制方法进行比较,试验结果表明,表面粗糙度值Ra和Rz降低了40%左右,形位公差值降低了30%左右,控制精度高于常规PID控制方法。

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本文档关键词:并联,机器人,结构,控制系统,运动