新型混联式输送机构的全局快速终端滑模控制

收稿 日期 ：２０１５—０５—１４ 基 金项 目 ：国家 自然科学基金资助 项 目（５１３７５２１０）；江苏高校优 势
学科建设工程资助项 目苏政办 发 ［２０１４］０３７号 ；镇江 市 工业科技支撑项 目（ＧＹ２０１３０６２）；镇 江市 京 口区科 技计 划项 目（ｊｋＧＹ２０１３００２） 作者简介 ：曹 园 园 （１９９２一），女 ，硕 士 研究 生 ，研 究 方 向为 滑 模 控制 。
ｆｏｒ ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｃｏａｔｉｎｇ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ
ＣＡ０ Ｙｕａｎ．ｙｕａｎ． ＧＡ０ Ｇｕｏ．ｑｉｎ． Ｗ Ｕ Ｘｉｎ．ｔｏｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉｉａｎｇ ２１２０１ ３，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ａ ｎｏｖｅｌ ｈｙｂｒ ｉｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏ．ｃｏａｔｉｎｇ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ，ａ ｇｌｏｂａｌ ｆａｓｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ，ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ Ｌｙａｐｕｎｏｖ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｈｅｏｒｅｍ． Ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｆａｓｔ ｔｅｒｍ ｉｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａｓ ｔｈｅ ｆａｓｔｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ， ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｎｄｔｈｅ ｇｌｏｂａ ｌ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｔｏ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｈｙｂｒｉｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ； ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ； ｃｏｖｅｙｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ； ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ
０ 引 言
现有 汽 车 电泳 涂装 输送 系统 如 ＲｏＤｉｐ输 送机 和 多功 能穿 梭机 等都 是悬 臂梁 结构 ，承 受重 载荷 、大 载 荷 的能力较差 ，柔性化水平不 高。本文从 汽车电泳 涂 装输 送设 备 的基 础机构 构 型创新 及其 相关 控 制理 论 着手 ，研 究 探 索 一 种 或 一 类 结 构 简 单 、承 载 能 力 强 、车 型适 用性 广 、柔 性化 水 平高 的新 度快 、刚性高等诸多优 点 。本课 题组 基 于混联 机 构设计 研 制 了一种 新型 混 联式汽车 电泳涂装输送机构 。
目前 混 联 机 构 的 控 制 主 要 分 为 基 于 运 动 学 模 型 的 控 制 和 基 于 动 力 学 模 型 的 控 制 两 种 。 运
表明全局快速终端滑模控制器能提 高系统的响应速度 、跟踪精度 ，并具有全局鲁棒性。
关键 词 ：混联 机构 ；滑 模控 制 ；输送 机构 ；动力学 模 型
、
中 图分类 号 ：ＴＰ２７３．５；ＴＰ３９１．９ 文 献标 识码 ：Ａ
Ｇ ｌｏｂａｌ ｆａｓｔ ｔｅｒｍ ｉｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｎｏｖｅｌ ｈｙｂｒｉｄ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ
混 联机 构兼 具 串联机 构 和并 联 机 构 的 优 点 ，具
动 学 控 制 器 的 设 计 基 于 混 联 机 构 的 运 动 学 关 系 和 驱 动 装 置 动 态 模 型 ，不 考 虑 混 联 机 构 的 力 和 质 量 。它 假 定 混 联 机 构 中各 个 关 节 是 相 互 独 立 的 ， 把 设 计 问题 转 化 为 一 系 列 独 立 的 关 节 运 动 控 制 的设 计问题 ，因此控 制 系统 的设 计 简 单 明 了 ，容 易 实 现 。在 低 速 运 动 时 ，该 假 定 一 般 能 够 较 好 地 被满足 ，但在 高 速运 动 时 ，按 照该 假 定设 计 的控 制 器 由于 没 有 考 虑 混 联 机 构 的 动 力 学 特 性 ，各 个 关 节 之 间 缺 少 应 有 的 协 调 ，运 动 过 程 中有 可 能 在
摘 要 ：针 对 一种 新型 混联 式汽 车 电泳涂 装输 送机 构 ，首先 采 用拉 格 朗 日法 建 立其 动 力 学模 型 ，
据 此设 计 一种全 局 快速 终端 滑模 控 制 器 ，给 出该 系统理 论 收 敛 时 间 ，并 用 Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳 定 性 定理 证 明其 稳 定性 。通过 ＭＡＴＬＡＢ将全局 快 速 终 端 滑模 控 制 与趋 近 律 滑模 控 制 进 行仿 真 比较 ，结果
２０１６年第４期
文章编号 ：１００９－２５５２｛２０１６｝０４－０００５—０５ ＤＯＩ：１０．１３２７４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｚｊ．２０１６．０４．００２
新 型 混 联 式 输 送 机 构 的全 局 快 速 终端 滑模 控 制
曹 园园，高 国琴 ，吴欣桐
（江苏大学 电气信息工程 学院 ，江苏 镇江 ２１２０１３）
一
５一
混 联机构 的各个部 件之 间产生 较大 的 内力 ，甚 至
会 对机构 产生 损 坏 。动力 学 控 制器 的设 计 基 于
混联机构 系统 的动力 学模 型 ，由于考 虑到 了系 统
１
的动态 特 性 ，能 够 实 现 混 联 机 构 更 高性 能 的 控