【摘 要】
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我国现代工业的发展离不开工业自动化,为提高工业生产效率,生产过程中移动运载设备的智能化、协同性、集成性和灵活性要求也日益提高。在狭窄空间内的重型零部件运输中,传统的移动运输平台因其运输成本高、厂区空间利用率低等问题逐渐被全向移动平台所替代,其中基于Mecanum轮的移动平台因其在平面内全方位移动和负载能力强等优势一直备受关注,通过对Mecanum轮移动平台的运动控制研究可以更好的发挥其运动优势。因
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我国现代工业的发展离不开工业自动化,为提高工业生产效率,生产过程中移动运载设备的智能化、协同性、集成性和灵活性要求也日益提高。在狭窄空间内的重型零部件运输中,传统的移动运输平台因其运输成本高、厂区空间利用率低等问题逐渐被全向移动平台所替代,其中基于Mecanum轮的移动平台因其在平面内全方位移动和负载能力强等优势一直备受关注,通过对Mecanum轮移动平台的运动控制研究可以更好的发挥其运动优势。因此本文设计基于Mecanum轮的重载移动平台,通过双闭环抗偏载轨迹跟踪控制策略可以实现偏载工况下的Mecanum轮移动平台沿给定轨迹运动。本文的主要内容包括:（1）结合企业对移动平台的承重需求和平台应具备的功能对伺服电机、减速器等关键部件进行选型。为应对重载对运动稳定性的影响设计移动平台的减震浮动系统方案,利用Solid Works对移动平台的设计方案建立三维模型,通过ANSYS对移动平台结构进行静力学仿真,验证其结构合理性。（2）针对偏载工况下Mecanum轮移动平台的几何结构和运动特性,建立偏载工况下的Mecanum轮运动学和动力学模型,利用ADAMS软件对Mecanum轮移动平台进行空载和偏载情况的运动模拟仿真,分析重心偏移和偏载质量变化对Mecanum轮移动平台的运动影响,为偏载移动平台运动控制提供依据。（3）针对偏载对Mecanum轮移动平台运动精度的影响,在偏载工况下Mecanum轮移动平台的动力学和运动学基础上,设计双闭环抗偏载轨迹跟踪控制方案,该控制方案根据滑模控制原理,设计Mecanum轮移动平台外环动力学控制器,引入干扰观测器对偏载带来的干扰进行实时补偿。设计一种使用新型速度补偿器及PID控制器的改进型偏差耦合控制器作为Mecanum轮移动平台内环控制器。采用Simulink软件对该算法进行仿真验证,该控制方法可以针对不同给定轨迹拥有良好的跟踪效果。综上所述,本文设计了一款重载Mecanum轮移动平台,其搭载减震浮动系统能够适应不平整路面。在偏载工况下Mecanum轮移动平台的动力学和运动学基础上,提出双闭环抗偏载轨迹跟踪控制方案,提高了偏载工况下Mecanum轮移动平台的轨迹跟踪精度。
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