基于“PC+ADT卡”并聯(lián)平臺(tái)控制系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)仿真模擬平臺(tái)能夠在實(shí)驗(yàn)室中模擬船舶在海洋中的六自由運(yùn)動(dòng),將艦載設(shè)備用于仿真模擬平臺(tái)上能夠減少海上試驗(yàn),具有安全性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)針對(duì)現(xiàn)在機(jī)械和控制技術(shù)的發(fā)展,學(xué)生不僅要掌握相關(guān)機(jī)械類(lèi)知識(shí),更應(yīng)該拓展控制等多方面知識(shí),增強(qiáng)創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)踐能力。本文研究目的是要研制出六自由度并聯(lián)綜合實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái),以經(jīng)典并聯(lián)Stewart平臺(tái)為原型結(jié)構(gòu)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
　　本文主要從硬件和軟件兩方面入手對(duì)6-UPS型并聯(lián)平臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,旨

2、在實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速度、高精度的并聯(lián)仿真模擬平臺(tái)。首先研究機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、正運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題;然后研究機(jī)構(gòu)奇異性問(wèn)題,求解工作空間;其次建立完整動(dòng)力學(xué)控制模型;最后對(duì)平臺(tái)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要包括軟件控制算法和硬件驅(qū)動(dòng)控制部件設(shè)計(jì)。
　　具體研究工作有以下幾個(gè)方面:
　　(1)研究6-UPS并聯(lián)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。建立其逆解模型,通過(guò)軟件得到驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)隨動(dòng)平臺(tái)位姿變化曲線;著重研究其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解問(wèn)題,利用數(shù)值法進(jìn)行研究,建立了正解數(shù)學(xué)模型,利

3、用Mathematica軟件采用牛頓迭代算法,求得正解結(jié)果,提高計(jì)算效率,避免漏解現(xiàn)象。
　　(2)研究奇異性和工作空間問(wèn)題,通過(guò)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(dá)式,應(yīng)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(yīng)用于求解工作空間中,采用搜索法得到無(wú)奇異工作空間。
　　(3)研究控制系統(tǒng)建模及其線性化問(wèn)題,采用拉格朗日法建立動(dòng)力學(xué)模型,并利用軟件其進(jìn)行計(jì)算,得到廣義驅(qū)

4、動(dòng)力。然后通過(guò)矩陣變換建立控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程,編寫(xiě)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(chǔ)。
　　(4)根據(jù)研究對(duì)象采用比例切換法設(shè)計(jì)常規(guī)滑?？刂破?通過(guò)軟件仿真分析控制性能。詳細(xì)介紹了模糊自適應(yīng)滑模控制器的設(shè)計(jì)原理、方法和步驟,并進(jìn)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(yīng)快。
　　(5)通過(guò)六軸運(yùn)動(dòng)控制卡為控制系統(tǒng)硬件核心組建控制系統(tǒng),