高精度六自由度并聯(lián)平臺控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、為保證大型望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量，需要通過次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)對次鏡的位姿進(jìn)行調(diào)整。而六自由度并聯(lián)平臺因其相對串聯(lián)構(gòu)型的高精度、高剛度優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)中。但由于次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)的小尺寸、高精度的要求，尚未出現(xiàn)符合要求的國產(chǎn)六自由度并聯(lián)平臺，目前國內(nèi)高精度并聯(lián)平臺仍舊依賴進(jìn)口。為改變這一現(xiàn)狀，實現(xiàn)次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)的國產(chǎn)化，本實驗室與長光所合作進(jìn)行一款高精度并聯(lián)平臺的研制。
　　本文對并聯(lián)平臺的運動學(xué)正反解、運動控制、零點確定進(jìn)行了研究，并完

2、成了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹了并聯(lián)平臺的結(jié)構(gòu)，建立了其運動學(xué)模型，并給出了位置反解的解析形式。接著介紹了兩種位置正解方法，高斯-牛頓法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。按照各自的特點，兩種正解求解方法分別被應(yīng)用到精確位姿的計算和平臺三維模型實時顯示中。
　　其次介紹了并聯(lián)平臺的控制策略。在工作空間中對平臺進(jìn)行軌跡規(guī)劃，保證平臺平穩(wěn)運行，且不會超出工作空間。在關(guān)節(jié)空間中對支腿的速度-電壓關(guān)系進(jìn)行建模與辨識。將獲得的模

3、型信息引入線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器中，得到模型輔助的線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器，加快了觀測狀態(tài)的收斂速度。在速度環(huán)采用自抗擾控制器，取得了良好的控制效果。在位置環(huán)采用P+前饋的復(fù)合控制策略，取得了對規(guī)劃曲線較好的追蹤精度，并能夠較快的穩(wěn)定在最終目標(biāo)位置。
　　接著對所設(shè)計的并聯(lián)平臺控制系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)進(jìn)行了介紹。詳細(xì)介紹了使用DSP+FPGA的架構(gòu)實現(xiàn)的下位機(jī)硬件設(shè)計、FPGA中增量式編碼器接口電路和T法測速電路的設(shè)計、DSP中下位機(jī)軟件的設(shè)計