3-RPS并联机构SMC控制系统仿真

朱城伟，朱大昌，陈健伟，张荣兴

（江西理工大学 机电工程学院，江西 赣州 341000）

1 引言

并联机构由于其结构稳定，承载能力强，动态响应快和良好的位置精度等优点得到机器人领域的关注[1]，少自由度并联机构运动学、动力学研究相对简单，具有很强的灵活性，制造相对容易，在各个领域中更具有应用潜力，因而成为国内外学者研究较多的一类机构[2]。在少自由度并联机构中，目前研究最多的主要是3自由度并联机构，由于并联机构的Jacobian矩阵存在超越方程组，难以对其进行求解，通常是由螺旋理论求得Jacobian矩阵，但所得为方阵缘故难以对其进行控制仿真。采用矢量法以及并联机构微运动进行求解并联机构的Jacobian矩阵，可以避免在求解Jacobian矩阵所出现的超越方程的问题，从而得到并联机构的输入-输出连续映射方程组。

在并联机构在控制领域中，随着计算机技术的发展，人们利用人工智能的方法将数学模型和操作经验存入计算机建立控制系统模型，以便对整个机械系统进行控制[3]。然而控制方法是多样的，比如PID控制，模糊控制，神经网络控制等。但由于被控对象具有非线性，耦合性以及不确定性的特性，传统的控制器很难得到良好的控制。文献[4]提出用带有重力补偿的PID控制器对六自由度并联机器人进行控制，来消除机构的稳态误差提高控制精度。文献[5]分析6-PTRT并联机构的耦合特征，基于同步误差和系统的稳定性设计了光滑滑模控制算法，该方法可以抗拒并联机构支链之间的耦合效应，实现并联机构每个分支的协调，同步和更精确的运动。……