基于“PC+ADT卡”并聯(lián)平臺控制系統(tǒng)及其關鍵技術研究.pdf

1、并聯(lián)機構仿真模擬平臺能夠在實驗室中模擬船舶在海洋中的六自由運動,將艦載設備用于仿真模擬平臺上能夠減少海上試驗,具有安全性和經(jīng)濟性。同時針對現(xiàn)在機械和控制技術的發(fā)展,學生不僅要掌握相關機械類知識,更應該拓展控制等多方面知識,增強創(chuàng)新能力、動手實踐能力。本文研究目的是要研制出六自由度并聯(lián)綜合實驗仿真平臺,以經(jīng)典并聯(lián)Stewart平臺為原型結構的教學實驗設備。
　　本文主要從硬件和軟件兩方面入手對6-UPS型并聯(lián)平臺控制系統(tǒng)進行研究,旨

2、在實現(xiàn)一個高速度、高精度的并聯(lián)仿真模擬平臺。首先研究機構的逆運動學、正運動學問題;然后研究機構奇異性問題,求解工作空間;其次建立完整動力學控制模型;最后對平臺進行控制系統(tǒng)設計,主要包括軟件控制算法和硬件驅動控制部件設計。
　　具體研究工作有以下幾個方面:
　　(1)研究6-UPS并聯(lián)平臺的運動學問題。建立其逆解模型,通過軟件得到驅動桿長隨動平臺位姿變化曲線;著重研究其運動學正解問題,利用數(shù)值法進行研究,建立了正解數(shù)學模型,利

3、用Mathematica軟件采用牛頓迭代算法,求得正解結果,提高計算效率,避免漏解現(xiàn)象。
　　(2)研究奇異性和工作空間問題,通過反解方程得到一種雅可比矩陣,求行列式得到奇異性軌跡解析表達式,應用Mathematica軟件得到三維奇異軌跡圖。然后將奇異性方程作為約束條件應用于求解工作空間中,采用搜索法得到無奇異工作空間。
　　(3)研究控制系統(tǒng)建模及其線性化問題,采用拉格朗日法建立動力學模型,并利用軟件其進行計算,得到廣義驅

4、動力。然后通過矩陣變換建立控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程,編寫一種線性化算法得到線性狀態(tài)空間,為控制系統(tǒng)建立打下基礎。
　　(4)根據(jù)研究對象采用比例切換法設計常規(guī)滑模控制器,通過軟件仿真分析控制性能。詳細介紹了模糊自適應滑?？刂破鞯脑O計原理、方法和步驟,并進行軟件仿真跟蹤分析。得到該智能控制方法保證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性,具有很好的跟蹤性能,精度高、誤差小、響應快。
　　(5)通過六軸運動控制卡為控制系統(tǒng)硬件核心組建控制系統(tǒng),