六自由度Stewart平臺(tái)分散智能控制研究.pdf

1、六自由度Stewart平臺(tái)具有多自由度、高剛度、高精度、可模塊化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),隨著國內(nèi)外研究的深入,應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大,其主要應(yīng)用領(lǐng)域有飛行模擬器、并聯(lián)機(jī)床、航空宇航器對(duì)接、醫(yī)療器械等多個(gè)方面,并要求平臺(tái)控制系統(tǒng)具有很高的運(yùn)動(dòng)精度以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,在國防、商業(yè)方面具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值和意義。與實(shí)際物體相比,它具有可控性、無破壞性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性等優(yōu)點(diǎn),因此其應(yīng)用前景非常廣闊。本論文主要提高六自由度Stewart平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)及控制性能,對(duì)Ste

2、wart平臺(tái)開展了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及智能控制等方面相關(guān)研究工作。
　　 本文首先對(duì)六自由度Stewart平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了研究,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法逼近復(fù)雜非線性精確解算法和遺傳算法全局搜索的特點(diǎn),把二者有機(jī)的結(jié)合起來,提出了基于遺傳.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的六自由度Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方法。遺傳算法對(duì)原始樣本進(jìn)行離線全局搜索,得到一個(gè)較好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初始向量,作為第一個(gè)階段輸出。結(jié)合遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn),第一個(gè)階段學(xué)習(xí)返回的一個(gè)次全局最

3、優(yōu)點(diǎn),被用來作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第二個(gè)階段學(xué)習(xí)的初始向量來提高位置正解的學(xué)習(xí)速度及精度。
　　 然后,應(yīng)用奇異性理論分析Stewart平臺(tái)的分岔特性。建立了Stewart平臺(tái)的分岔方程,根據(jù)奇異性理論的靜態(tài)分岔?xiàng)l件來判斷機(jī)構(gòu)的分岔點(diǎn)。根據(jù)Stewart平臺(tái)在初始點(diǎn)附近的非奇異空間,提出了基于分岔理論的Stewart平臺(tái)工作空間計(jì)算方法。研究了Stewart平臺(tái)的奇異點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)杠的桿長關(guān)系,給出了相應(yīng)關(guān)系圖。
　　 接著對(duì)Stewa

4、rt平臺(tái)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入研究,利用拉格朗日方法對(duì)Stewart平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,給出完整動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)一步給出了動(dòng)力學(xué)模型的特性說明。在此基礎(chǔ)上,分析了慣性矩陣的塊對(duì)角占優(yōu)特性,研究Stewart平臺(tái)關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)模型的耦合問題,將Stewart平臺(tái)六輸入六輸出系統(tǒng)劃分為三個(gè)兩輸入兩輸出子系統(tǒng),建立了子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,削弱了Stewart平臺(tái)的強(qiáng)耦合問題。為進(jìn)一步降低子系統(tǒng)耦合性的干擾,提出了基于逆向力補(bǔ)償?shù)目刂品椒?提高了系統(tǒng)對(duì)耦

5、合干擾的抑制能力。
　　 最后,對(duì)支持向量機(jī)的逆系統(tǒng)控制進(jìn)行了研究,對(duì)六自由度Stewart平臺(tái)解耦的三個(gè)DIDO子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分散控制,提出了一種復(fù)合智能控制策略,將模糊控制和支持向量機(jī)進(jìn)行結(jié)合。此復(fù)合控制策略充分利用支持向量機(jī)非線性方程逼近能力,而且發(fā)揮了支持向量機(jī)逆控制和模糊控制互補(bǔ)的優(yōu)勢。提出了采用運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的補(bǔ)償方法,并將該方法與復(fù)合控制策略應(yīng)用于Stewart平臺(tái)DIDO子系統(tǒng)逆向力補(bǔ)償控制中,并將其與傳統(tǒng)PI