全簧片式空间大行程并联柔性微定位平台及其轨迹控制

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题,提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先,介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着,以空间三自由度为例,推导了动平台的运动学方程,建立了机构的输入刚度模型,并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计,从而确定了微定位平台的参数。此外,分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识,并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后,搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明:与经典的PID控制相比,该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上,加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且,所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围,具有行程大、稳定性好和精度高等特点,可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

多自由度永磁球形电动机控制策略的研究与发展

阐述了当前多自由度永磁球形电动机结构与控制策略的研究与发展现状,探讨了永磁球形电动机控制策略的研究重点,最后对课题组前期工作进行总结,指出实现高精度闭环跟踪控制是未来研究的发展趋势。

机器人球关节电机及其控制器研究

本文针对由增强型五相混合式步进电机组成的２自由度机器人球关节，着重介绍其连续轨迹（ＣＰ）控制原理，并提出“广义加密双判别插补”控制策略及其算法；所研究的控制器采用两级微机控制系统，能实现路径规划和协调控制。由实例证实它有良好的轨迹跟踪性能。

一种永磁球形同步电机系统滑模控制方法研究

针对永磁球形同步电机多变量非线性系统导致的抗干扰能力差、抖振等问题,该文提出了一种永磁球形同步电机系统滑模控制方法。基于对永磁球形同步电机新型结构的优化设计,采用麦克斯韦应力张量法建立了悬浮和旋转方向的动力学模型。在旋转方向的速度环和位置环设计了一种指数趋近律滑模控制算法,同时在悬浮方向引入终端(Terminal)滑模控制方法,改善了悬浮方向的动态响应和抗干扰能力,提高旋转方向的鲁棒特性,抖振问题得到解决。从仿真和试验结果看,与常规滑模控制方法相比,该文所提出的滑模控制方案更好地实现了球形电机的多自由度高速高动态控制。

球形电机及其运动轨迹控制

本文介绍了所研制的应用于工业机器人的球关节电机结构与原理;给出其运动学方程和求解算法;并按长轴同步原理,以最小运行时间为优化目标,研究了2自由度球电机运动轨迹的同步协调控制规律。