3-UPU并联自动调平机构控制系统设计

朱志强，熊艳红

（湖北职业技术学院，湖北 孝感 432000）

1 引言

随着《中国制造2025》发展战略的提出，国内企业不断升级改良生产制造设备，越来越关注产能、自动化率、成本等问题之间的矛盾。提高自动调平机构的定位精度已成为企业提高产品质量、扩大效益的重要手段[1-2]。目前，我国自动调平机构的构型与国外相比，还存在加工精度较低、形位公差偏大、轨迹跟踪误差较大等缺陷。大部分的自动调平机构为串联开环的构型设计，这种连接形式的调平机构往往存在定位精度低、末端件惯性大、运动惯量大、误差累积等缺点[3]。因此，如何降低自动调平机构的调平误差，越来越受到学者们的重视。文献[4]研究了一种适用于斜坡场合的自动调平机构，通过解析法得到了各推杆间的关系和极限运动角度，但是通过运动学建模来控制机构调平精度的方法不能很好地反映机构各推杆与外界输入间的关系。文献[5]设计了一种果园升降平台的自动调平机构，并基于模糊PID控制策略来调整机构的姿态，但是缺少对模糊PID控制器稳定性分析的论证。文献[6]设计了一种多自由度的并联调平机构，并研究了高次静不定问题对机构调平精度的影响，但是多自由度的并联机构的构型设计和动力学求解十分困难。文献[7]通过SimMechanics设计了一种六点支撑式的自动调平机构，并通过Simulink仿真了机构的调平特性，但是SimMechanics模型与实体模型的重合度不高。为了提高调平机构的调平精度，设计了一种少自由度的3-UPU并联调平机构，并设计了一种PI鲁棒滑模控制器来提高机构的调平精度，通过机构各方向的调平误差分析，验证了调平机构的有效性。……