新型混联式汽车电泳涂装输送机构多模型控制研究
汽车混流自动线顶喷漆机器人控制系统的开发和应用
汽车混流自动线顶喷漆机器人控制系统的开发和应用介绍了多品种汽车混流机器人喷漆自动线上的北京顶喷漆机器人的组成、工作过程。
详细阐述了三菱FX2NPLC控制程序设计,探讨了采用三菱FX2NPLC控制设备运行的方法。
同时也介绍了该控制系统中F930图形操作终端用于生产自动线监控的方法。
通过实际运行表明:该顶喷漆机器人控制系统的设计和开发应用是成功的,提高了生产效率。
1 引言东风汽车有限公司车身厂机器人自动喷涂线是一条多品种混流驾驶室面漆自动喷涂生产线,主要由顶喷机器人、北京侧喷机器人、日本侧喷机器人、总控计算机系统、车型图像识别系统、自动换色系统等设备组成。
自动喷漆线的总体结构如图1所示。
该自动喷漆线负责喷涂长头车、平头车等各类东风卡车驾驶室顶面及左右外侧面的表面油漆。
其中,两台北京顶喷机器人(图1中的1#和2#顶喷机器人,该机器人属于水平往复式机器人)负责喷涂驾驶室顶面的表面第一道和第二道油漆,是喷涂线上重要的喷涂设备,其工作性能的好坏直接影响驾驶室表面的油漆质量。
[align=center]图1 总体结构[/align]随着东风汽车公司生产规模逐步扩大和驾驶室产品种类的增多,原北京顶喷机器人控制系统的硬件配置和控制性能已越来越不适应现生产的要求,主要表现在:(1)顶喷机器人控制系统使用的是松下FP—C40PLC可编程序控制器,只有24点输入、16点输出,随着控制功能的增加,其I/O点数已无法满足使用要求;(2)控制系统中的元器件经多年运行,工作性能下降,故障频繁;(3)原控制柜内由于控制元件的增加,空间狭小,线路凌乱,不便于维修;(4)只有LED数码管显示车型号,其它信息无法显示,不便于操作员监视和操作管理。
鉴于上述情况,对北京顶喷机器人(以下简称顶喷机)的控制系统进行了全新的设计。
2 顶喷机总体构成及工作过程简介北京顶喷机主要由电气控制柜、顶喷操作机、横梁、气动控制柜等部分组成。
电气控制柜是设备动作的控制部分。
基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究的开题报告
基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究的开题报告一、选题背景随着能源需求的不断增长和环境污染的加剧,传统燃油汽车面临诸多挑战,如能源效率低、环境污染严重、噪音较大等问题。
燃料电池汽车(Fuel Cell Vehicle,FCV)以其零排放、高效能、适合长途行驶等优点逐渐成为新能源汽车的热门选择。
而混合动力系统作为一种节能环保的汽车动力系统,也被广泛使用。
然而,FCV的燃料电池系统受温度、湿度、氧气浓度等自然环境因素影响较大,需要通过多模型控制来优化其稳定性和性能。
同时,混合动力系统也需要通过多模型控制来综合调节内燃机和电机的协同工作,以实现最优的能量利用和减少对环境的负面影响。
因此,基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究具有重要意义。
二、研究目的本研究的目的是基于多模型控制,综合燃料电池汽车和混合动力系统的特点,实现其稳定性和能量效率的最优化。
具体的研究内容包括:1.建立基于多模型的燃料电池汽车控制系统,以提高系统稳定性和响应速度。
2.建立基于多模型的混合动力系统控制系统,以实现内燃机和电机之间的协同工作,提高系统能量利用效率。
3.探究燃料电池汽车和混合动力系统之间的协同工作,实现整个系统的最优化。
三、研究方法本研究主要采用基于多模型的控制理论和相关算法,建立燃料电池汽车控制系统和混合动力系统控制系统。
同时,通过计算机仿真和实验分析,对系统的稳定性、能量效率以及对环境的影响进行评价和优化。
四、研究意义本研究的意义在于探究基于多模型的控制理论在燃料电池汽车混合动力系统优化中的应用,提高系统稳定性和能量利用效率。
同时,基于本研究所得的成果,可以为新能源汽车的发展提供参考和指导,为环境保护和社会经济发展做出贡献。
基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究
基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重,新能源汽车已成为未来汽车工业发展的必然趋势。
燃料电池汽车作为一种高效、环保的新能源汽车,其混合动力系统集成了燃料电池、动力电池、电机等多种能源和动力装置,具有能量密度高、排放低、噪音小等优点,因此备受关注。
燃料电池汽车的混合动力系统控制策略复杂,如何优化其性能以提高整车的动力性、经济性和排放性能,是当前研究的热点和难点。
本文旨在研究基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化问题。
通过对燃料电池汽车混合动力系统的组成和工作原理进行深入分析,建立其动力学模型和能量管理模型。
针对混合动力系统在不同工况下的性能需求,设计多模型控制策略,包括基于规则的控制、基于优化的控制和基于学习的控制等。
接着,利用仿真实验和实际测试验证多模型控制策略的有效性,并对其性能进行评估。
结合实验结果,提出混合动力系统优化的具体方法和措施,为提高燃料电池汽车的动力性、经济性和排放性能提供理论支持和实践指导。
本文的研究不仅对燃料电池汽车混合动力系统的优化具有重要的理论价值和实践意义,而且为其他类型新能源汽车的动力系统优化提供了有益的参考和借鉴。
二、燃料电池汽车混合动力系统概述燃料电池汽车(FuelCellVehicle,FCV)是一种使用燃料电池作为能量转换装置的汽车,其核心在于将化学能直接转换为电能,再通过电动机驱动汽车行驶。
由于燃料电池具有零排放、高效率、快速补充燃料等优点,因此被视为未来汽车发展的重要方向之一。
由于燃料电池系统的启动时间较长、动态响应较慢,以及低温环境下性能下降等问题,使得单一燃料电池驱动的汽车在实际应用中受到一定限制。
结合传统的内燃机或混合动力系统,形成燃料电池混合动力系统(FuelCellHybridSystem,FCHS),可以更好地满足汽车在各种工况下的需求。
燃料电池混合动力系统结合了燃料电池和传统的动力源(如蓄电池、超级电容或内燃机),通过合理的能量管理策略,实现了能量的互补和优化利用。
结合非线性扰动观测器的新型混联式汽车电泳涂装输送机构同步滑模控制
结合非线性扰动观测器的新型混联式汽车电泳涂装输送机构同步滑模控制现有汽车电泳涂装输送机构,如传统推杆式输送机和摆杆式输送机存在车顶气包排不尽等问题;先进的RoDip输送机和多功能穿梭机虽然能彻底清除车顶气包,但由于采用了悬臂梁结构,难以承受大载荷、重载荷,多车型混线生产柔性化水平不高。
本课题组利用混联机构兼有串联机构和并联机构的优点,在国家自然科学基金项目(51375210)的资助下研发了一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构。
该输送机构不仅能够在电泳涂装过程中消除车顶气包,还具有车型适用性广、承载能力强等优点。
由于所研发的新型混联式汽车电泳涂装输送机构采用混联式结构,机构中存在多个运动支链,且各支链之间存在强耦合作用,当机构高速运动时,其动力学特性对机构的控制精度将产生较大影响,为此有必要对该输送机构进行动力学控制研究。
目前大部分针对并/混联机构所设计的动力学控制算法,其控制回路仅接收所控运动支链的反馈信息,而不包含其它支链反馈信息,因此,某个运动支链对应控制回路中的跟踪误差,仅在该回路得以纠正,其它控制回路并不响应,这将导致各支链运动不同步。
由于并/混联机构末端执行器跟踪精度是由所有运动支链共同决定的,为使末端执行器具有较高的跟踪精度,各运动支链应当保持同步运动。
对于本文所研究的新型输送机构,其具有两边对称结构,对同步性能有着较高的要求,当各支链运动不同步时将导致跟踪精度下降,严重时,甚至会损坏机构。
为了实现该输送机构的同步协调控制,本文从同步控制理论着手,针对该输送机构进行高性能运动控制研究。
此外,在实际控制系统中还经常存在建模误差、摩擦力以及外界随机干扰等不确定因素的影响,而现有同步控制相关研究未能有效克服这些不确定因素。
考虑到滑模控制对系统的模型不确定和外部扰动具有鲁棒性和不敏感性,本文将滑模控制与同步控制相结合,以在提高系统同步性能的同时增强系统的鲁棒性。
但在实际控制中,往往要选择尽可能大的滑模控制切换增益,以覆盖大范围的不确定性,而大切换增益通常会带来高能量输出,从而引起剧烈的抖振和执行器饱和等问题。
基于Multi-agent的汽车车身涂装线控制系统的优化和协调的开题报告
基于Multi-agent的汽车车身涂装线控制系统的优化和协调的开题报告1. 研究背景和意义汽车车身涂装生产线是在汽车工业中非常重要的环节之一,它决定了汽车的外观质量和涂装的一致性。
然而,由于涂装生产线的复杂性和多样性,涂装过程中常常出现生产效率低下、质量不稳定和能耗高等问题,导致了生产成本的提高和客户不满意的情况。
基于此,开发一个高效且稳定的涂装生产线控制系统已成为汽车制造企业的迫切需求。
2. 研究目标和内容本研究旨在设计一个基于Multi-agent的汽车车身涂装线控制系统,以优化和协调涂装生产线中各个工站之间的协作和计划,并使其高效稳定地运行。
具体研究内容包括:1)分析涂装生产线的工作流程和各个工站之间的协作关系;2)建立涂装生产线的Multi-agent模型,以实现工站之间的协调和通信;3)提出涂装生产线的智能调度算法,以优化生产效率和质量;4)设计涂装生产线的异常检测和故障诊断系统,以提高生产稳定性和安全性。
3. 研究方法和步骤本研究将采用以下研究方法和步骤:1)文献综述,了解相关研究进展和成果;2)分析涂装生产线的工作流程和工站之间的协作关系;3)建立涂装生产线的Multi-agent模型;4)提出涂装生产线的智能调度算法;5)设计涂装生产线的异常检测和故障诊断系统;6)实验验证并分析优化效果和稳定性。
4. 预期贡献与创新点本研究预期实现以下贡献和创新点:1)提出一种基于Multi-agent的涂装生产线控制系统,实现了工站之间的协调和通信,使涂装生产线高效稳定地运行;2)设计了智能调度算法,以优化生产效率和质量;3)建立了异常检测和故障诊断系统,提高了生产稳定性和安全性。
5. 研究可能遇到的问题和挑战本研究可能遇到以下问题和挑战:1)车身涂装生产线的复杂性和多样性,需要充分考虑各种因素;2)涂装生产线的Multi-agent模型需要充分考虑工站之间的通信协议和协作方式;3)涂装生产线的智能调度算法需要兼顾生产效率和质量,并在实际生产中得到验证;4)异常检测和故障诊断系统需要对各种故障情况进行充分测试和调试,使其具备实用性和可靠性。
新型汽车电泳涂装输送机构的动力学建模
新型汽车 电泳涂装输 送机构 的动 力学建模 水
高国琴 陈太平 方志明
( 江苏 大学 电气 信 息工程 学 院 镇江 2 1 2 0 1 3 )
摘要 :针对 一种新型汽车 电泳涂装输送机构 ,提 出一种结合解析几何法 、旋 量理论与虚功原理建立机构动力学模型的方法 。 充 分利用 该机 构的对 称结构特点,通过解析几何 的方法分析该机构 中各被动关节 的速度 、加速度 ,再引入旋 量理论得出该机 构各主动关 节的速度 、加速 度,在此 基础 上应用虚功原理建立该机构旋量形式 的动力学 方程 ,进 而计算 出可直接实现控 制的 机构各主动 关节轴 向驱动 力。利用 Ma t l a b和 AD AMS软件分别对所建立模型进行仿真 ,仿真结 果的一致性表 明了该动 力学 模型 的可靠性 。所提 出的动力学建模方法可简化建模过程 ,其步骤清 晰,易于程序化实现 ,其研 究结 果可 为进 一步 实现 该新 型汽车 电泳涂装输送 机构的高性能控制及实际工程应用奠定基础 。 关键词 :动力学模 型;旋量理 论:虚功原理;输送机构
v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n s o l u t i o n s o f e a c h Байду номын сангаас p a s s i v e j o i n t a r e d e i r v e d v i a a n a l y t i c g e o me t y. r T h e v e l o c i y t a n d a c c e l e r a t i o n s o l u t i o n s o f
re a d e i r v e d . T h e s i mu l a t i o n s o n he t d y n a mi c mo d e l a r e r e s p e c t i v e l y c o n d u c t e d u s i n g Ma t l a b a n d ADAM S . Th e s i mul a t i o n r e s u l t s
(硕士论文)混合动力汽车传动系统模型化及优化控制
第2章混合动力汽7r传动系统建模电机的准静态模型关系如图2.17所示。
输入变量是扭矩和转速,输出变量是功率,只(f)=11(t)・U。
(f)。
当月(f)为正时,电机充当电动机,当只(f)为负时,电机充当发电机。
翱k图2.17电动机或发电机的准静态模犁示意幽Fig,2.17Motor/generatorlnthequaslslatlcsystemdescription如果将TAt)与03:(f)作为输入量的电机效率巩的map图已知,就可以计算出只(f)和PAt)=T2(t)・c02(t)的关系,并且不需要知道电机的详细模型。
这样,电机特性为:当脚Ⅲ>0和‰>0,作为电动机时,‰。
‰%‘瓦南Q・26’当‰>0和‰<0,作为发电机时,PEⅥ=国Ⅲ・!Ⅲ‘≈EM№EM,?£M)<2,27)为了避免区分上面两种情况,将式(2.26)和式(2.27)结合在一个电机效率map图上,具体的map图如下图所示:图2.18电机效率map圈Fig.2.18Motor/generatorefficmncymap第3章并联混合动力汽车传动系统次优控制并联混合动力汽车(ParallelHybridElectricVehicle,简称PHEV)是通过一定的控制策略使内燃动力源和电力动力源协调配合,实现最佳能量分配,既能保持电动汽车超低排放的优点,又能发挥传统内燃机汽车高比能量的长处。
PHEV不同于传统车辆,它的功率输出由发动机和电机二个驱动源联合提供,电机和发动机能够独立和联合驱动车辆,而且具有再生制动的能力,减少能量转化损失。
因此在功率的分配上比传统车辆具有更大的灵活性,对优化功率分配提出了很高的要求。
这样,如何协调发动机与电机之问的能量分配便成为并联混合动汽车研究的币点。
在这里,我们采用最优控制理论来解决并联混合动力汽车传动系统的功率分配问题,首先根据第二章的模型对并联混合动力汽车传动系统进行建模,然后以在给定的驾驶循环中耗油量达到最小为目标来设计次优控制器,最后,进行仿真并分析仿真结果。
混联式混合动力汽车电液复合控制系统研究
(1. Henan Polytechnic Instituteꎬ Nanyang 473009ꎬ Chinaꎻ 2. Henan Universityꎬ Kaifeng 475001ꎬ China)
Abstract: Based on the requirements of high - precision control and fast response for the parallel - series hybrid electric vehicle
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1 混 联 式 混 合 动 力 汽 车 动 力 系 统
组成
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本文研究的混联式混合动力汽车采用后轮驱动形式ꎬ
TDT24
整车动力系统主要由蓄电池、变压器、发电机、发动机、电
动机、动力传动系统、差速器、车轮等组成ꎮ 其主要动力传
动系统结构图如图 1 所示ꎮ
摘 要:基于混联式混合动力汽车动力转向、制动、悬挂等系统对控制精度高、响应快速的要
求ꎬ以某型混联式混合动力汽车为研究对象ꎬ采用 AMESim 与 MATLAB 软件对其动力转向系
统、制动系统、悬挂系统电液复合控制进行仿真分析ꎬ对制动力进行试验验证ꎮ 仿真结果表明:
在电液复合控制下ꎬ混联式混合动力汽车动力转向系统中液压系统压力及转向力矩存在一定
DD
DDM "4
图 2 动力转向系统电液复合控制仿真模型
2.2 制动系统电液复合控制建模
参照混联式混合动力动力转向系统结构特性ꎬ建立制
动系统电液复合控制仿真模型如图 3 所示ꎮ
中国电力科学研究院电网安全与节能国家重点实验室开放基金002.doc
附件1:中国电力科学研究院实验室介绍一、电网安全与节能国家重点实验室(一)实验室介绍电网安全与节能国家重点实验室,2007年获得国家科技部批准建设,2011年通过验收,依托单位为中国电力科学研究院。
电网安全与节能国家重点实验室是我国首批企业国家重点实验室,主要开展电力系统仿真分析与规划、大电网安全运行及控制、电力电子及输配电节能、电网调度运行及其自动化技术等方向的研究工作,具备超/特高压骨干网架规划方案、运行特性的研究和试验能力,为建立跨区互联电网安全稳定防御体系提供理论分析手段和技术支撑.(二)实验室研究方向及关键技术1.研究方向一:电力系统仿真分析与规划技术关键技术:大规模跨区联网交直流输电系统规划方案仿真;复杂系统交直流相互影响机理及控制协调策略研究;大规模互联电力系统全过程(电磁暂态、机电暂态及长过程)仿真技术研究;带有多直流控保的交直流混联电网数模混合仿真技术研究。
2.研究方向二:大电网安全运行及控制技术关键技术:源网荷系统主要控制设备建模技术;基于大电网的网源协调数模混合仿真平台技术;发电机组涉网保护及协调优化性能检测技术;复杂电网环境下的故障分析和保护仿真技术;电网新环境的保护原理优化技术。
3.研究方向三:电网调度运行及其自动化技术关键技术:交直流电网在线综合风险分析和超前决策技术;大电网安全预警、故障智能辨识及决策技术;调度控制云平台关键技术;综合能源系统的生产模拟和能源流分布的仿真分析算法;适应大范围资源优化配置的经济运行理论及优化技术;电力系统仿真计算结果智能分析、特征辨识与提取技术。
4.研究方向四:电力电子及输配电节能技术关键技术:多端柔性直流及混联直流输电技术;直流控制保护系统优化配合方法;新型电力电子设备故障仿真分析及特征识别;直流电网关键设备及保护控制系统的电磁、机电暂态仿真模型;大型新能源发电基地接入直流输电网的联合协调运行及控保技术;综合能源系统及设备的能效评估技术;电能替代评测技术;电能质量扰动对供配电系统损耗的影响研究。
新型汽车电泳涂装输送机构动力学滑模控制
新型汽车电泳涂装输送机构动力学滑模控制李山祥;高国琴;方志明【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2018(42)6【摘要】针对一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构,考虑该机构存在高度非线性和强耦合性,因此难以对其高性能控制.为此,在所建立混联式输送机构的动力学模型基础上,采用滑模控制策略设计控制器以保证系统对于参数不确定以及外界干扰具有良好的鲁棒性.为了有效解决滑模控制中固有的抖振问题以提高控制器性能,文中在指数趋近律的基础上,提出一种新型趋近律并设计相应的控制器.然后利用Lyapunov函数证明所设计的控制算法稳定性.通过MATLAB对所设计的滑模控制器进行仿真试验研究,与指数趋近律滑模控制器相比,其结果表明:新型趋近律滑模控制器具有跟踪速度快、精度高以及抖振小的优点.最后通过样机实验平台进一步验证所设计滑模控制器的有效性.%For a novel hybrid mechanism for automobile electro-coating conveying which is highly nonlinear and highly coupled, the high performance control of the mechanism is difficult.To ensure the strong robustness of the system with parameter variation and external disturbance, the sliding mode controller is designed based on the dynamic model of the hybrid mechanism.Firstly, in order to weaken the chattering of the sliding mode control and improve the control performance, a new reaching law is proposed based on the exponential reaching law, and the corresponding sliding mode controller is designed.Next, the stability of the proposed control algorithm is proved in theory by Lyapunov stabilitytheorem.Then MATLAB simulation results show that compared with the sliding mode control based on the traditional exponential reaching law, the proposed controller can effectively improve the tracking speed and the tracking accuracy of the system and weaken the chattering of the system.Finally, the effectiveness of the proposed control algorithm is further verified by the experimental platform of the prototype.【总页数】9页(P40-48)【作者】李山祥;高国琴;方志明【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.新型汽车电泳涂装输送机构柔性化控制研究 [J], 冯雷;高国琴2.混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计自适应滑模控制 [J], 高国琴;周辉辉;方志明3.汽车电泳涂装输送混联机器人的无抖振动力学滑模控制 [J], 许炜东;蓝天龙;王旭;徐统一4.基于非线性扰动观测器的汽车电泳涂装输送机构自适应反演滑模控制 [J], 毕文东;袁伟5.新型汽车电泳涂装输送机构的动力学建模 [J], 高国琴;陈太平;方志明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
汽车电泳涂装输送机构控制系统设计
汽车电泳涂装输送机构控制系统设计摘要:随着经济的不断发展,我国的机动车数量也会变得越来越多,从而更好地推进了我国汽车制造业的发展。
涂装一直都在我国企业制造业的生产和加工过程中发挥着重要的作用。
这样一种工艺不仅能够有效地起到防腐蚀和防生锈的作用,还能够直接提高汽车本身的价值。
但是,汽车涂装输送设备在实际管理的过程中经常会出现一些问题,所以导致汽车涂装生产线不能够更好地得以运行。
本文主要就汽车涂装输送设备的综合管理进行分析。
关键词:汽车涂装;输送设备;控制系统设计引言涂装工艺本身就在汽车的生产和制造过程中发挥着重要的作用。
除了涂装工艺的优化能够更好地提高涂装的质量。
但是,在目前大批量生产模式的背景下,大家都会对涂装提出更高的要求,汽车涂装输送设备本身也在实施汽车涂装工艺的过程中发挥着重要的作用[1]。
但是,目前很多汽车涂装输送设备在使用的过程中都会出现诸多问题。
因此,只有采用综合的管理手段才能够使得汽车涂装输送设备更好地运行。
一、现代汽车涂装工艺只能输送设备的概述现代智能输送设备一直都在汽车涂装工艺发展的过程中发挥着重要的作用,本身也能够为涂装工艺的顺利开展提供好的条件。
在实际操作的过程中只要融入自动化的技术就能够对输送机进行全面的控制和操作。
广大输送设备能够按照提供好的线路进行输送和运作。
而这些输送设备就能够将汽车运送到各个工位,从而让涂装流水线更好地进行工作。
一般而言,汽车涂装输送设备能够在最短的时间内将汽车运送到下一个点,目前已经在广大汽车制造企业中被广泛地应用。
二、汽车涂装输送线的设计只有对汽车涂装输送线全面地进行设计,才能够让汽车输送设备更好地被应用。
2.1设定参数可以在实际汽车输送的过程中设置13个操作点。
并在每个操作点的内部完成进槽、停滞和出槽的操作过程。
一般输送线的长度为233m,轨道的长度为216m。
在实施涂装工艺的过程中,也需要将弯曲管道的半径设定为2m,并将其运输岔道口弯曲轨道的半径设置为1m。
混联式汽车电泳涂装输送机构同步滑模控制
t h e d y n a mi c mo d e 1 .T h e s y n c h r o n i z e d e r r o r c o n t a i n e d n o t o n l y t h e e r r o r o f t h e j o i n t i t s e l f , b u t a l s o t h e e r — r o r b e t w e e n t h e a c t i v e j o i n t s .T h e n , a s y n c h r o n i z e d s l i d i n g m o d e c o n t r o l w a s p r o p o s e d b y i n c o r p o r a t i n g a
S y n c hr o n i z e d s l i d i n g mo d e c o n t r o l o f a h y b r i d me c h a n i s m
f o r a u t o mo b i l e e l e c t r o - c o a t i n g c o n v e y i ng
一
制, 同时提 高 了其 同步协 调性 。
关 键词 : 混联 机 构 ; 动 力 学模 型 ; 滑模控 制 ; 同步控制 ; 耦合 误 差
D OI : 1 0 . 1 5 9 3 8 / j . e mc . 2 0 1 7 . 0 6 . 0 1 5
中图分类号 : T P 2 7 文献标志码 : A 文章编 号 : 1 0 0 7 — 4 4 9 X( 2 0 1 7 ) 0 6 —0 1 1 3 — 0 8
高 国琴 , 吴欣桐 , 曹 园园, 方 志明
新型混联式汽车电泳涂装输送机构的改进积分次优二阶滑模控制
新型混联式汽车电泳涂装输送机构的改进积分次优二阶滑模控制本课题组研制了一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构,能够弥补现有汽车电泳涂装输送机构承载能力较弱、柔性化水平不高的缺陷。
本文以该新型混联式汽车电泳涂装输送机构为研究对象,着重研究在输送不同重量车身并且考虑电泳液阻力情况下,通过控制方法进一步提升输送机构的柔性水平。
混联式汽车电泳涂装输送机构系统具有非线性、强耦合等特点,其闭链结构和运动学约束导致机构动力学模型较为复杂,且存在负载车型变化、电泳液阻力变化、摩擦力和外部干扰等不确定性因素。
针对上述问题,考虑到滑模控制具有响应快速、对外部干扰和系统参数变化不敏感等优点,本文采用滑模控制策略以提升输送机构的柔性水平。
然而传统滑模控制会产生抖振,降低系统控制性能。
为解决滑模控制抖振问题,本文提出一种积分次优二阶滑模控制算法。
为了进一步提升输送机构在更大不确定性和干扰下的柔性水平,本文基于有限状态机的切换控制提出一种改进积分次优二阶滑模控制算法,以实现新型混联式汽车电泳涂装输送机构的高性能控制。
本文首先介绍了新型混联式汽车电泳涂装输送机构的研究背景,分析了提升输送机构系统柔性水平的控制方法;其次,将输送机构负载车型变化以及车身在电泳液中的阻力变化视作系统不确定性项,并通过计算分析输送机构的动态承载能力和最大电泳液阻力,得到输送机构控制系统的不确定性边界;然后,对输送机构进行运动学分析,建立运动学逆解模型,并求解出雅克比矩阵;在此基础上,对输送机构进行动力学分析,采用拉格朗日法建立输送机构包含电泳液阻力、摩擦力和外部干扰的动力学模型,并对动力学模型进行MATLAB仿真分析,以验证动力学模型的正确性,为控制器设计奠定基础;接着,为提升输送机构在负载车型车身变化与电泳液阻力变化情况下的柔性水平,本文基于所建立的动力学模型,研究设计一种积分次优二阶滑模控制器,理论证明了其稳定性和鲁棒性;在此基础上,为了进一步提升输送机构在更大不确定性和干扰下的柔性水平,本文基于有限状态机的切换控制提出一种改进积分次优二阶滑模控制算法,并理论证明了该控制算法的稳定性。
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动轮: l 4 . 皮带 ;l 5从动轮 ;1 6 . 连接杆;1 7 . 车体固定架 ;1 8 . 车体 ;1 9行走驱动器;
2 0 . 行走底座 :2 1 . 导向轮;2 2第一行走轮;2 3 . 第二 行走轮;2 4 . 导轨
ห้องสมุดไป่ตู้
特 点、多模式运动特点以及汽车 电泳涂装 的工艺要求,
图l 新型混联式汽车电泳涂装输送机构
收稿日期:2 0 1 5 - 0 2 - 0 3 基金J i i 目:国家 自然科学基金资助项 目 ( 5 1 3 7 5 2 1 0 );江苏高校优势学科建设工程资助项 目;镇江 市工业 科技 支撑计划 ( GY 2 0 1 3 0 6 2 );镇江市京 口区科技计划项 目 ( j k GY 2 0 1 3 0 0 2 ) 作者简介:高 国琴 ( 1 9 6 5一 ),女 ,江苏扬 州人,教授 ,博士 ,主要从事并联机器人及其控制研 究。 [ 3 8 1 第3 7 卷 第6 期 2 0 1 5 - 0 6 ( 下)
新型 混联 式汽车 电泳涂装输送机构 多模 型控制 研究
Mu l t i - mo del c on t r ol o f a n o v el h y br i d m ec han i s m f or au t om ob i l e el c t e r o - coa t i n g c on v e yi n g
度 ,为此 ,基于 动力 学模 型 的控 制 被 引入到 混 联机 构控
制 研 究 中 , 5 】 。然而 ,混联 机构 由于其 闭链 结构 和运 动 学
1 运 动学分析
新 型 混联 式 汽 车 电泳涂 装 输 送 机 构 如 图 1 所 示 ,该
约束 而 使其 整体 动 力学 模型 较 为复 杂 ,导致 所 设计 控制 系统往 往 难 以满足 其快 速性 要 求 】 。 本 文 以本课 题 组最 新研 制 的混 联式 汽 车 电泳涂 装 输
0 引言
为 克 服 现 有 汽 车 电泳 涂 装输 送 机 采 用 悬 臂 梁 结 构
本 文提 出一种 多模 型控 制 方法 ,即将 混 联 式汽车 电泳涂 装 输送 机 构简 化 为不 同工 况 的翻 转 系统和 升 降 系统 两个 子 系统 ,通 过 分别 给 两个 子系 统 设计 合适 的控制 器 , 以 更 好地 满足 该 新 型汽 车 电泳涂 装 输送 机 构 的多运 动 模式 要 求 , 同时有 效地 提 高混 联式 汽 车 电泳涂 装 输送 机 构在
关键词:混联机构;多模型控制 ; 涂装输送; 多模式
中 囝分类号 :T P2 7 1 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 9 -0 1 3 4 ( 2 0 1 5 ) o 6 ( 下) - 0 0 3 8 -0 7
D o i ;1 0 . 3 9 6 9 / J . I s s n . 1 0 0 9 -0 1 3 4 . 2 0 1 5 . 0 6 ( 下) . 1 2
高 国琴 ,秦 天 ,方 志 明
GAo GU O — qi n ,Q l N T i a n,F ANG Zh i . mi n g
( 江苏大学 电气信息工程学 院,镇江 2 1 2 0 1 3 )
摘
要 :针对一种新型混联式汽车 电泳涂装输送机 构 , 为 解决 具有 复杂动力学模型的控制系统难以实现 动 力学实 时控 制的问题 ,并针对 该输送机 构具有多 模式运 动的特点 ,首先采用 拉格 朗日法建 立 了混联机构 动力学模 型 ,然后 将完整 动力学模 型分解为 翻转系统和 升降系统 两个子 系统模 型 ,在此基础 上提 出一种多模 型控制策 略 ,并根 据翻转和 升降工况的 不同分 别设计 了滑 模控 制 算法和计算 力矩控制 算法 ,在 不同的 工况下采 用相应的控 制算法 ,并分别进 行了稳 定性分 析和 证明。最后 ,利用MA T L AB 对该混 联机构的建 模及控制进 行了仿真测 试和试验 研究。对 完整 动力学模 型和两个 子系统 动力学模 型的测试 结果表明 ,采用多模 型控制策 略可有 效提 高 控 制系统 的实时性 ;对多模型 控制系统 的仿真结 果表明 ,在所设计 动力学多 模型控 制器作用 下 ,混 联机 构具有良好的运 动控制性能。
混 联机 构车 体 固定 架与 连接 杆 之 间相 互 固定 ,车 体通 过
送机构为研究对象,该混联机构的行走机构与升降翻转
机构 相 对独 立 。升 降翻 转机 构 由翻 转机 构 和升 降机 构 组
成 。 当翻转 机 构作 用 时,车 体 作翻 转运 动 ; 当升 降机 构 作用时 ,车 体作升 降运 动 。行走 和升降运 动复合使得车 身 在 电泳槽 中充分搅动 ,从而解 决 “ 空气包 ”问题 ,使车 体
不 同模 式下 运动 控 制 的快速 性 。
的缺 陷 ,本课 题组 研 发 了一种 新 型混 联 式汽 车 电泳涂 装 输 送机 构 Ⅲ 。混 联机 构 兼具 串联 机 构和 并 联机 构 的优 点,
具有 可控 自由度 高 、工 作空 间大 、速 度快 、刚性 高等 优 点 0 】 ,但 由于 机构 的复杂 ,提 高 了对其 控 制 的要求 和难
1 0 0 %表面 都能 泳涂 上漆 。车 身在 电泳液 中 的 电泳 时 间是
汽车电泳涂装的工艺参数之一,通常限定在2 m i n  ̄4 m i n 。 在一定 时间 内,如果泳涂 时间过长 ,涂膜则会增 厚 7 ’ 。此
外 ,汽 车 电泳涂 装输送机 构需实现进退 、升 降、翻 转及其 复 合运 动 ,因此 具有 多模式运动 的特点 。 针对 上述 新 型混 联 式汽 车 电泳涂 装 输送 机构 的结构