6D0F姿態(tài)控制平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多自由度振動(dòng)控制、指向控制平臺(tái)是建立各種復(fù)雜機(jī)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)之前必須突破的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中六自由度-SPS并聯(lián)機(jī)器人類型的振動(dòng)與指向控制平臺(tái)以其負(fù)載大、通用性強(qiáng)，更是得到了從航空航天到海洋深潛等領(lǐng)域了廣泛的應(yīng)用。本文正是依托國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863)重大專項(xiàng)基金資助，針對(duì)六自由度平臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和自動(dòng)控制理論，結(jié)合六自由度平臺(tái)系統(tǒng)的控制實(shí)際，展開深入研究，主要包括以下研究?jī)?nèi)容:
　　(1)分析了6DOF平臺(tái)的基本幾何關(guān)系

2、，即位姿和腿長(zhǎng)的關(guān)系。采用牛頓迭代法解決了6DOF平臺(tái)位姿正解以及實(shí)際運(yùn)用于控制系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)證明，該方法實(shí)用有效。在此基礎(chǔ)上，又分析了腿長(zhǎng)的速度和加速度變化對(duì)平臺(tái)位姿的影響與對(duì)應(yīng)關(guān)系，即一階和二階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)。并且由此推導(dǎo)出了平臺(tái)的可達(dá)工作空間和可達(dá)速度空間?；谄脚_(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，分析了平臺(tái)的誤差源及其大小對(duì)平臺(tái)位姿定位精度的影響。對(duì)于實(shí)際使用平臺(tái)前的重要步驟，經(jīng)過理論分析，然后使用陀螺儀對(duì)平臺(tái)的靜態(tài)位姿精度進(jìn)行了標(biāo)定。
　　(

3、2)建立了平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)平臺(tái)的剛度進(jìn)行了分析，得到了額定負(fù)載時(shí)平臺(tái)不同位姿下各個(gè)支腿的受力情況表。然后，根據(jù)實(shí)際平臺(tái)情況，建立了平臺(tái)的動(dòng)態(tài)受力模型。最后，通過對(duì)平臺(tái)單支腿頻率響應(yīng)試驗(yàn)，得到了不同負(fù)載下輸入輸出時(shí)域數(shù)據(jù)，再通過系統(tǒng)辨識(shí)的方法，辨識(shí)出了實(shí)際支腿的傳遞函數(shù)，為平臺(tái)的位姿控制打下了基礎(chǔ)。
　　(3)重載6DOF-Stewart平臺(tái)要作為一個(gè)有效的機(jī)電系統(tǒng)，離不開伺服控制系統(tǒng)（硬件）和適當(dāng)?shù)目刂坡桑ㄜ浖?。?duì)平臺(tái)的伺服

4、控制系統(tǒng)和控制律進(jìn)行了研究分析。首先對(duì)伺服系統(tǒng)的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)放大器的參數(shù)，工控機(jī)和驅(qū)動(dòng)放大器間的通信協(xié)議，工控機(jī)所運(yùn)行的軟件環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)描述，這些參數(shù)就是平臺(tái)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)。其次，對(duì)伺服系統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)特性，尤其是對(duì)滾珠絲杠作動(dòng)器（電動(dòng)缸）的機(jī)電特性進(jìn)行了分析。經(jīng)過整定后的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)放大器通過和滾珠絲杠電動(dòng)缸相結(jié)合成為了一個(gè)完整的分系統(tǒng)，建立了單支腿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)平臺(tái)機(jī)電伺服系統(tǒng)的參數(shù)，提出了基于Lypunov第二法的Naren