6D0F姿態(tài)控制平臺關鍵技術研究.pdf

1、多自由度振動控制、指向控制平臺是建立各種復雜機動光學系統(tǒng)之前必須突破的一項關鍵技術。其中六自由度-SPS并聯(lián)機器人類型的振動與指向控制平臺以其負載大、通用性強，更是得到了從航空航天到海洋深潛等領域了廣泛的應用。本文正是依托國家高技術發(fā)展計劃(863)重大專項基金資助，針對六自由度平臺機電系統(tǒng)運動學、動力學和自動控制理論，結合六自由度平臺系統(tǒng)的控制實際，展開深入研究，主要包括以下研究內容:
　　(1)分析了6DOF平臺的基本幾何關系

2、，即位姿和腿長的關系。采用牛頓迭代法解決了6DOF平臺位姿正解以及實際運用于控制系統(tǒng)，通過實驗證明，該方法實用有效。在此基礎上，又分析了腿長的速度和加速度變化對平臺位姿的影響與對應關系，即一階和二階運動影響系數(shù)。并且由此推導出了平臺的可達工作空間和可達速度空間?；谄脚_的運動學正解，分析了平臺的誤差源及其大小對平臺位姿定位精度的影響。對于實際使用平臺前的重要步驟，經(jīng)過理論分析，然后使用陀螺儀對平臺的靜態(tài)位姿精度進行了標定。
　　(

3、2)建立了平臺的動力學模型。對平臺的剛度進行了分析，得到了額定負載時平臺不同位姿下各個支腿的受力情況表。然后，根據(jù)實際平臺情況，建立了平臺的動態(tài)受力模型。最后，通過對平臺單支腿頻率響應試驗，得到了不同負載下輸入輸出時域數(shù)據(jù)，再通過系統(tǒng)辨識的方法，辨識出了實際支腿的傳遞函數(shù)，為平臺的位姿控制打下了基礎。
　　(3)重載6DOF-Stewart平臺要作為一個有效的機電系統(tǒng)，離不開伺服控制系統(tǒng)（硬件）和適當?shù)目刂坡桑ㄜ浖?。對平臺的伺服

4、控制系統(tǒng)和控制律進行了研究分析。首先對伺服系統(tǒng)的電機和驅動放大器的參數(shù)，工控機和驅動放大器間的通信協(xié)議，工控機所運行的軟件環(huán)境進行了詳細描述，這些參數(shù)就是平臺動態(tài)性能指標的基礎。其次，對伺服系統(tǒng)的機電系統(tǒng)特性，尤其是對滾珠絲杠作動器（電動缸）的機電特性進行了分析。經(jīng)過整定后的電機和驅動放大器通過和滾珠絲杠電動缸相結合成為了一個完整的分系統(tǒng)，建立了單支腿系統(tǒng)的數(shù)學模型。根據(jù)平臺機電伺服系統(tǒng)的參數(shù)，提出了基于Lypunov第二法的Naren