《高速並在線上器人——建模最佳化、運動控制與工程化套用》是2020年機械工業出版社出版的圖書，本書適合從事高速重載機電系統及工業機器人研究與開發的科研工作者與工程師使用，也可供高等院校相關專業師生參考學習使用。
基本介紹
- 中文名：高速並在線上器人——建模最佳化、運動控制與工程化套用
- 作者：陳正升 、王雪松
- 出版社：機械工業出版社
- ISBN：9787111663379
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
為滿足並在線上器人高速運行時的性能要求，本書深入開展了並在線上器人剛體動力學建模、剛柔耦合動力學建模、集機構驅動與控制為一體的集成最佳化設計、平滑運動規劃與軌跡最佳化、考慮模型不確定與擾動及考慮柔性桿件條件下的軌跡跟蹤控制等方面的關鍵技術研究，為並在線上器人工程化套用提供了理論指導與技術支撐，是討論高速並在線上器人研究與開發方面系統的內容比較全面的書籍。
圖書目錄
前言
第1章 高速並在線上器人的研究關鍵 1
1.1 並在線上器人技術的背景及研究的目的和意義 1
1.2 剛性並在線上器人動力學建模研究現狀 3
1.3 考慮桿件柔性的機器人動力學建模 4
1.3.1 柔性桿件建模 4
1.3.2 動力學模型逼近 5
1.3.3 考慮桿件柔性的並在線上器人剛柔耦合動力學建模 6
1.4 機器人最佳化設計 7
1.4.1 機構最佳化設計 7
1.4.2 驅動與傳動部件最佳化 8
1.4.3 集成最佳化設計 8
1.5 考慮部件柔性的機器人軌跡規劃 8
1.5.1 間接法 9
1.5.2 直接法 9
1.6 考慮部件柔性的機器人控制 10
1.6.1 基於奇異攝動及積分流形的複合控制 10
1.6.2 滑模變結構控制 11
1.6.3 基於智慧型材料與智慧型結構的主動控制 12
1.6.4 輸入整形 13
1.7 關鍵技術問題 14
第2章 高速並在線上器人剛體動力學建模 16
2.1 引言 16
2.2 3RRR並在線上器人剛體運動學與動力學 16
2.2.1 3RRR並在線上器人運動學 16
2.2.2 基於牛頓-歐拉法的3RRR並在線上器人動力學建模 19
2.3 2PUR-PSR並在線上構運動學與動力學建模 21
2.3.1 2PUR-PSR並在線上構運動學建模 21
2.3.2 2PUR-PSR並在線上構動力學建模 26
2.3.3 2PUR-PSR並在線上構的動力學特性分析 32
2.3.4 機構動態回響與性能的仿真研究 33
2.4 本章小結 37
第3章 高速並在線上器人剛柔耦合動力學建模 38
3.1 引言 38
3.2 考慮邊界效應的柔性桿件曲率有限元建模 38
3.3 基於凱恩方程的高速並在線上器人剛柔耦合動力學建模 42
3.3.1 剛柔耦合運動關係建模 42
3.3.2 廣義坐標 44
3.3.3 偏速度與偏角速度 44
3.3.4 廣義慣性力 48
3.3.5 廣義主動力 50
3.3.6 動力學方程的建立 51
3.4 剛柔耦合動力學模型驗證 53
3.4.1 模態分析 53
3.4.2 加速度回響分析 55
3.5 本章小結 57
第4章 高速輕型並在線上器人集成最佳化設計 58
4.1 引言 58
4.2 集成最佳化設計方法 58
4.3 集成最佳化設計指標 59
4.3.1 運動學與動力學指標 59
4.3.2 驅動與傳動系統性能 64
4.3.3 控制系統性能 67
4.4 最佳化模型 68
4.5 最佳化算法及結果 69
4.5.1 最佳化算法 69
4.5.2 最佳化結果 69
4.6 本章小結 74
第5章 高速並在線上器人運動規劃與最佳化 75
5.1 引言 75
5.2 並在線上器人平滑運動規划算法 75
5.2.1 空間直線平滑運動規劃 75
5.2.2 空間圓弧運動規划算法 77
5.2.3 基於三次樣條曲線的空間多點運動規劃 78
5.2.4 運動規劃仿真分析 80
5.3 基於多模態輸入整形與PSO的殘餘振動抑制 84
5.3.1 輸入整形振動抑制原理與多模態整形器 84
5.3.2 基於PSO的多模態整形器位置最佳化 86
5.4 基於分段偽譜法的點到點軌跡最佳化 88
5.4.1 點到點軌跡最佳化模型建立 88
5.4.2 基於分段偽譜法的點到點軌跡最佳化 90
5.5 基於分段偽譜法與多模態輸入整形的點到點軌跡最佳化 92
5.6 本章小結 95
第6章 高速並在線上器人的軌跡跟蹤控制 96
6.1 引言 96
6.2 不考慮柔性的並在線上器人軌跡跟蹤控制算法 96
6.2.1 基於反饋線性化的軌跡跟蹤控制 96
6.2.2 基於UDE的軌跡跟蹤控制 97
6.3 基於積分流型與觀測器的3RRR並在線上器人軌跡跟蹤控制 102
6.3.1 基於積分流形的模型降階 102
6.3.2 複合控制算法設計 105
6.3.3 基於反演算法的慢速子系統控制 105
6.3.4 基於滑模變結構的快速子系統控制 109
6.3.5 曲率變化率高增益觀測器設計 110
6.3.6 系統穩定性證明 112
6.3.7 算法仿真 113
6.4 本章小結 118
第7章 性能測試與實驗驗證 120
7.1 引言 120
7.2 實驗系統搭建 120
7.3 重複定位精度測試 121
7.4 動力學模型驗證 123
7.4.1 模態測試 124
7.4.2 加速度回響測試 128
7.5 軌跡最佳化驗證 128
7.5.1 基於多模態輸入整形與PSO的殘餘振動抑制實驗 129
7.5.2 基於分段偽譜法與多模態輸入整形的軌跡最佳化實驗 130
7.6 本章小結 131
結論 133
附錄 135
附錄A 理論模型與ABAQUS軟體分析振型圖 135
附錄B 2PUR-PSR並在線上構部分公式 137
參考文獻 139
