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基于GA优化的LQR控制对并联机器人的控制研究

王林军  史宝周  张东  丁仕豪  刘建明  
【摘要】:并联机构由于非线性强、控制过程复杂,导致其控制困难,精度难以满足工作要求。建立了三自由度刚柔耦合并联机器人的空间结构简化模型和多体系统树模型,基于多体系统传递矩阵法(MSTMM)对其动力学和状态空间表示进行了分析,并对其状态空间进行了Hankel模型约简;以此为理论基础,设计了LQR控制和基于遗传算法(GA)优化的LQR控制,分别对机器人工作情况进行了仿真对比分析。结果表明:基于遗传算法优化的LQR控制下机器人只需用时1 s便进入稳态。在稳态情况下,优化后与优化前相比,机器人动平台x、y和z方向最大位移分别下降了24.34%、13.51%和1.03%;各支腿上最大加速度分别下降了26.92%、33.96%和35.71%;各支腿上最大控制力分别下降了8.96%、7.37%和9.01%。由此可见在该优化控制方法下机器人响应快、精度高、稳定性好,充分证明了该方法的合理性和优越性,为进一步对并联机器人动力学性能和控制方法的研究提供了一定的理论依据。

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