本書系統介紹了串并聯機構耦合分析與控制的主要技術,內容包括對串并聯機構構型綜合耦合分析、運動學耦合分析、耦合誤差分析、機電耦合分析及耦合控制,最后,從多個角度對串并聯機構在工程實際中的應用進行了實驗驗證。
本書可供從事串并聯機構和機器人控制相關研究的科研人員和工程技術人員閱讀參考,也可作為相關專業的研究生或高年級本科生的教材使用。
姚禹,女,博士研究生,長春工業大學副教授。主持國家自然科學基金青年基金項目1項,吉林省科技廳項目1項,吉林省教育廳項目2項,參與國家及省級項目7項。發表期刊論文20余篇,其中以一作或通訊作者發表SCI收錄7篇(2區論文1篇,3區論文1篇),EI收錄6篇。ISATransactions(SCI2區)、自動化學報(EI)等期刊審稿人。獲得吉林省自然科學學術成果獎二等獎(一完成人)。獲吉林省教學成果獎二等獎1項,校一等獎1項。獲得2019年吉林省吉林青年工匠提名人選。
第1章 緒論 001
1.1 串并聯機構發展綜述 001
1.1.1 串聯機構發展現狀分析 001
1.1.2 并聯機構發展現狀分析 002
1.1.3 串并聯機構發展現狀分析 002
1.2 串并聯機構耦合分析與控制發展綜述 003
1.2.1 串并聯機構構型耦合發展現狀分析 003
1.2.2 串并聯機構運動學耦合發展現狀分析 004
1.2.3 串并聯機構耦合誤差發展現狀分析 005
1.2.4 串并聯機構耦合控制發展現狀分析 007
1.3 串并聯機構應用發展綜述 009
1.4 本書的結構安排 012
第2章 串并聯機構構型綜合耦合分析 014
2.1 概述 014
2.2 串并聯構型理論基礎分析 014
2.2.1 單開鏈單元分析 014
2.2.2 方位特征集分析 019
2.3 串并聯機構設計 020
2.3.1 并聯機構設計 021
2.3.2 串聯機構設計 024
2.4 本章小結 025
第3章 串并聯機構運動學耦合分析 026
3.1 概述 026
3.2 并聯機構關節坐標系的建立 026
3.3 位置正解分析 027
3.3.1 并聯機構正解 027
3.3.2 串聯機構正解 029
3.3.3 串并聯機構位置正解 030
3.4 位置逆解分析 030
3.4.1 串聯機構逆解 030
3.4.2 并聯機構逆解 031
3.4.3 串并聯機構位置逆解 032
3.5 并聯機構速度分析 033
3.6 串并聯機構末端速度分析 034
3.7 串并聯機構運動仿真分析 036
3.8 本章小結 041
第4章 串并聯機構耦合誤差分析 042
4.1 概述 042
4.2 并聯機構耦合誤差建模 042
4.2.1 并聯機構支鏈運動誤差模型 042
4.2.2 并聯機構耦合誤差模型 046
4.3 串聯機構誤差模型 047
4.4 串并聯機構耦合誤差模型 048
4.5 串并聯機構耦合誤差仿真分析 048
4.5.1 并聯機構耦合誤差仿真分析 048
4.5.2 串并聯機構軌跡耦合誤差分析 058
4.6 本章小結 067
第5章 串并聯機構機電耦合分析 068
5.1 概述 068
5.2 復雜機電系統機電耦合問題的提出及分析 068
5.2.1 串并聯機構全局機電耦合分析 069
5.2.2 串并聯機構電動機局部機電耦合分析 070
5.2.3 串并聯機構機電耦合參數提取 073
5.3 串并聯機構機電耦合建模 074
5.3.1 串并聯機構電動機的建模 075
5.3.2 串并聯機構傳動系統建模 077
5.3.3 串并聯機構機電耦合數學模型 078
5.4 串并聯機構控制器的設計 079
5.4.1 串并聯機構電流環控制器的設計 079
5.4.2 串并聯機構速度環控制器的設計 081
5.4.3 串并聯機構控制系統位置環控制器的設計 083
5.5 串并聯機構機電耦合模型仿真分析 084
5.5.1 耦合對控制器參數影響的仿真分析 087
5.5.2 擾動對串并聯機構系統性能影響的仿真分析 090
5.6 本章小結 092
第6章 串并聯機構耦合控制 094
6.1 概述 094
6.2 串并聯機構擴展卡爾曼濾波算法設計 094
6.2.1 卡爾曼濾波算法的引入 095
6.2.2 串并聯機構擴展卡爾曼濾波設計 097
6.2.3 仿真性能分析 099
6.3 串并聯機構強跟蹤濾波算法設計 101
6.3.1 強跟蹤濾波算法的引入 101
6.3.2 串并聯機構強跟蹤濾波設計 102
6.3.3 性能仿真分析 104
6.4 串并聯機構新型強跟蹤濾波算法設計 106
6.4.1 強跟蹤濾波算法機理分析及存在的問題 106
6.4.2 對稱強跟蹤濾波算法的提出 106
6.4.3 具有誤差因子的改進強跟蹤濾波算法的提出 107
6.4.4 仿真性能分析 109
6.5 本章小結 112
第7章 串并聯機構耦合分析與控制實驗 113
7.1 概述 113
7.2 串并聯機構耦合誤差實驗 113
7.2.1 實驗平臺搭建 113
7.2.2 串并聯機構末端位置誤差實驗 116
7.3 串并聯機床耦合控制實驗 120
7.3.1 串并聯數控機床加工實驗平臺 120
7.3.2 串并聯數控機床加工精度實驗 123
7.3.3 串并聯數控機床表面精度實驗 126
7.4 本章小結 128
參考文獻 130