本文来源于工程项目,该项目需要远程全自动操作实现各种电连接器、信号连接器、气路连接器的全自动对接和各路信号的全过程监控。保证连接器的成功对接,是模型实验装置在各个实验段实现安全、可靠完成转运的必要保障。在连接器对接过程中,需要保证对接过程的柔顺性,根据该任务要求,设计了一套连接器主动柔顺对接系统,该系统采用六自由度并联机构作为驱动,使用模糊自适应阻抗控制策略进行控制。本文的主要研究内容如下:通过对连接器对接系统功能需求分析及被动柔顺样机的实验分析,确定了采用主动柔顺的对接方法,对连接器进行了选型及插拔力分析,并且对连接器主动柔顺对接系统的结构总体方案进行了设计,对系统的对接流程进行了分析,确定了对接的关键步骤,最后,对主动柔顺机构进行了运动学正解、运动逆解,雅克比矩阵求解。总结了基于位置的阻抗控制和基于力的阻抗控制的基本原理,确定了采用基于位置的阻抗控制作为本文研究对象的控制策略,通过仿真研究了不同阻抗参数和环境刚度对阻抗控制器的性能影响,针对连接器主动柔顺对接系统,提出了基于单向力传感器的对接力解算方法及期望力解算方法,为了提高实际应用中系统响应的灵敏度和运行的稳定性,对各个自由度的进行了力的控制律设计。在不影响整体分析的情况下对控制策略进行一定的简化,设计了联合仿真的阻抗控制策略,建立了联合仿真平台,设计了基于力外环的阻抗控制器和基于位置内环的PID控制器。在对位置内环的PID控制器的参数进行整定后,通过改变虚拟样机模型的初始对接偏差条件,进行了不同偏差、不同速度工况下的仿真分析,将仿真分析的结果与几何理论推导的结果进行对比,验证了阻抗控制器调整结果的正确性。针对不同速度对接及变环境刚度情况下的控制性能差异,提出了阻抗控制器参数在线实时整定方法,设计了模糊自适应阻抗控制器,并且进行仿真验证,证明了模糊自适应控制器相对于之前人工整定的结果,能够使对接过程更为平稳,且超调更小,并且在不同对接速度情况下能够有较好的鲁棒性和适应性。