并联四自由度运动平台位姿跟踪控制研究
发布时间：2020-12-11 21:20
并联四自由度运动平台主要用于模拟车辆的实际姿态,在模拟实验过程中,平台对给定目标位姿的跟踪效果直接决定模拟实验的好坏程度,因此,对位姿的跟踪有严格的精度要求。由于平台运动过程中易受外部干扰以及关节耦合力的影响,传统的控制方式已经不能满足其控制精度要求。因此,需要设计一种控制精度高,抗干扰能力强的运动控制器。本文以实际工程项目为背景,以并联四自由度运动平台为研究对象,以提高平台的控制精度为目的,做了如下研究:首先,对平台进行了运动学建模。结合空间位姿描述以及坐标变换,给出了并联四自由度运动平台的逆解方程和正解方程,为平台的跟踪控制研究奠定了基础。其次,根据基于关节空间的整体控制策略,对单个伺服关节支路进行了数学建模,然后根据系统存在内部参数摄动以及关节之间相互的耦合力等不确定性干扰的存在,设计了自抗扰控制器,并对单关节伺服支路和整个平台的位姿进行了仿真研究。再次,为了进一步提高系统的响应速度,进行了研究,设计了基于扩张状态观测器的滑模控制器,结合平台运动学分析并对单关节伺服支路和整个平台的位姿进行了仿真研究,证明了基于扩张状态观测器的滑模控制器的有效性。最后,针对平台的控制要求和算法实现...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
福特模拟驾驶平台
[5]，这也是并联机构第一次以文献的形式被展现出来，并在飞行模拟器领域得到了率先应用，具有划时代的意义，后来将这个平台以他自己的名字命名，也就是应用较多的 Stewart 平台。上世纪 80 年代末期，并联平台的应用转向了机器人领域，例如，1978 年，学者Hunt 通过长时间的研究提出并联机构在机器人领域的应用前景[6],[7]，1979 年Pham.D.T 和 Mac Callion.H 受到 Hunt 启发，研制出了用于装配车间的机器人。随后，并联机器人样机在法国的 INIRA、美国的 Oregon 大学和日本的一些高校先后被研制出来，并联机器人研究的帷幕也由此被拉开了。1985 年，学者克拉维尔开发了 Delta并联运动机构，并将其实现了商业化，在医疗、航空航天等领域得到了广泛的应用。在此之后，以美国、德国为代表的好多国家加入到并联平台的开发和研究中来，先后投入了大量的人力和科研经费。据不完全统计，世界上有大约六十多个组织机构从事与并联平台和机器人相关的研制工作。图 1-1 所示为福特公司设计研发的六自由度模拟驾驶平台，图 1-2 所示为日本某品牌的大型并联机床
第 1 章 绪 论他们对基础理论的研究做出了不平凡的贡献，带动了我国在并联机构领域的发展[8]-[9]。1991 年，黄真教授经过不懈研究，成功地建造出六自由度并联平台原型机，也是我国首个自主研发的并联机构，又在 1994 年开发了柔性铰链六自由度并联运动误差补偿机构。随后，国内越来越多的学者参与到并联机构的研究中来，国内一些高校和科研院例如：天津大学、浙江大学、北京航空航天大学、沈阳自动化研究所等也开始对并联机构进行相关的探索。1994 年，海军工程学院成功地研制出六自由度潜艇模拟台。1997 年，研制了大型并联机床 VAMTIY。进入 21 世纪，我国在并联平台的研究方面得到了迅速发展，并成功应用到航空航天、工业、医疗、民用等各个领域，出现了一批具有自主知识产权的研究成果，例如：图 1-3 所示为我国国产大飞机 C919飞行模拟器，是由我国自主研发设计的，图 1-4 所示，我国某公司研制的 5D 动感体验座椅。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四旋翼飞行器的自抗扰控制方法研究[J]. 戴启浩,马国梁. 计算技术与自动化. 2017(02)
[2]基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计[J]. 左月飞,张捷,刘闯,张涛. 电工技术学报. 2016(11)
[3]3-RPC型并联机器人模糊滑模轨迹跟踪控制研究[J]. 刘运鸿,安梓铭,李雅琼,朱大昌. 机床与液压. 2015(09)
[4]基于动态模糊神经网络的并联机器人鲁棒复合控制研究[J]. 赫建立,朱龙英,成磊,殷久诚. 制造业自动化. 2015(07)
[5]永磁同步电机伺服系统的自适应滑模最大转矩/电流控制[J]. 卢涛,于海生,山炳强,迟洁茹. 控制理论与应用. 2015(02)
[6]基于粒子群优化神经网络自适应控制算法的并联机器人仿真研究[J]. 朱龙英,成磊,郑帅,陆宝发,赫建立. 组合机床与自动化加工技术. 2015(01)
[7]基于伺服驱动器的龙门轴同步运动控制研究[J]. 李绮娜. 伺服控制. 2014(12)
[8]永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制[J]. 李政,胡广大,崔家瑞,刘广一. 中国电机工程学报. 2014(03)
[9]航天器姿态自抗扰控制[J]. 吴忠,黄丽雅,魏孔明,郭雷. 控制理论与应用. 2013(12)
[10]永磁同步电动机新型自适应滑模控制[J]. 钱荣荣,骆敏舟,赵江海,叶晓东. 控制理论与应用. 2013(11)
博士论文
[1]带有不确定干扰的偏微分方程镇定：SMC方法和ADRC方法[D]. 刘军军.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]六自由度并联机器人控制算法研究[D]. 文刚.西南交通大学 2017
[2]四自由度并联平台位姿跟踪控制研究[D]. 程拓.燕山大学 2016
[3]基于自抗扰的板球系统控制研究[D]. 董振晔.北京理工大学 2016
[4]基于并联机构的3D打印关键技术研究[D]. 李江滨.燕山大学 2015
[5]柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究[D]. 李长华.太原科技大学 2014
[6]基于RTX六自由度电动平台控制系统设计与实现[D]. 明宝利.哈尔滨工程大学 2012
[7]自抗扰控制器及其应用研究[D]. 苏思贤.江南大学 2011
本文编号：2911237
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
福特模拟驾驶平台
[5]，这也是并联机构第一次以文献的形式被展现出来，并在飞行模拟器领域得到了率先应用，具有划时代的意义，后来将这个平台以他自己的名字命名，也就是应用较多的 Stewart 平台。上世纪 80 年代末期，并联平台的应用转向了机器人领域，例如，1978 年，学者Hunt 通过长时间的研究提出并联机构在机器人领域的应用前景[6],[7]，1979 年Pham.D.T 和 Mac Callion.H 受到 Hunt 启发，研制出了用于装配车间的机器人。随后，并联机器人样机在法国的 INIRA、美国的 Oregon 大学和日本的一些高校先后被研制出来，并联机器人研究的帷幕也由此被拉开了。1985 年，学者克拉维尔开发了 Delta并联运动机构，并将其实现了商业化，在医疗、航空航天等领域得到了广泛的应用。在此之后，以美国、德国为代表的好多国家加入到并联平台的开发和研究中来，先后投入了大量的人力和科研经费。据不完全统计，世界上有大约六十多个组织机构从事与并联平台和机器人相关的研制工作。图 1-1 所示为福特公司设计研发的六自由度模拟驾驶平台，图 1-2 所示为日本某品牌的大型并联机床
第 1 章 绪 论他们对基础理论的研究做出了不平凡的贡献，带动了我国在并联机构领域的发展[8]-[9]。1991 年，黄真教授经过不懈研究，成功地建造出六自由度并联平台原型机，也是我国首个自主研发的并联机构，又在 1994 年开发了柔性铰链六自由度并联运动误差补偿机构。随后，国内越来越多的学者参与到并联机构的研究中来，国内一些高校和科研院例如：天津大学、浙江大学、北京航空航天大学、沈阳自动化研究所等也开始对并联机构进行相关的探索。1994 年，海军工程学院成功地研制出六自由度潜艇模拟台。1997 年，研制了大型并联机床 VAMTIY。进入 21 世纪，我国在并联平台的研究方面得到了迅速发展，并成功应用到航空航天、工业、医疗、民用等各个领域，出现了一批具有自主知识产权的研究成果，例如：图 1-3 所示为我国国产大飞机 C919飞行模拟器，是由我国自主研发设计的，图 1-4 所示，我国某公司研制的 5D 动感体验座椅。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四旋翼飞行器的自抗扰控制方法研究[J]. 戴启浩,马国梁. 计算技术与自动化. 2017(02)
[2]基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计[J]. 左月飞,张捷,刘闯,张涛. 电工技术学报. 2016(11)
[3]3-RPC型并联机器人模糊滑模轨迹跟踪控制研究[J]. 刘运鸿,安梓铭,李雅琼,朱大昌. 机床与液压. 2015(09)
[4]基于动态模糊神经网络的并联机器人鲁棒复合控制研究[J]. 赫建立,朱龙英,成磊,殷久诚. 制造业自动化. 2015(07)
[5]永磁同步电机伺服系统的自适应滑模最大转矩/电流控制[J]. 卢涛,于海生,山炳强,迟洁茹. 控制理论与应用. 2015(02)
[6]基于粒子群优化神经网络自适应控制算法的并联机器人仿真研究[J]. 朱龙英,成磊,郑帅,陆宝发,赫建立. 组合机床与自动化加工技术. 2015(01)
[7]基于伺服驱动器的龙门轴同步运动控制研究[J]. 李绮娜. 伺服控制. 2014(12)
[8]永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制[J]. 李政,胡广大,崔家瑞,刘广一. 中国电机工程学报. 2014(03)
[9]航天器姿态自抗扰控制[J]. 吴忠,黄丽雅,魏孔明,郭雷. 控制理论与应用. 2013(12)
[10]永磁同步电动机新型自适应滑模控制[J]. 钱荣荣,骆敏舟,赵江海,叶晓东. 控制理论与应用. 2013(11)
博士论文
[1]带有不确定干扰的偏微分方程镇定：SMC方法和ADRC方法[D]. 刘军军.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]六自由度并联机器人控制算法研究[D]. 文刚.西南交通大学 2017
[2]四自由度并联平台位姿跟踪控制研究[D]. 程拓.燕山大学 2016
[3]基于自抗扰的板球系统控制研究[D]. 董振晔.北京理工大学 2016
[4]基于并联机构的3D打印关键技术研究[D]. 李江滨.燕山大学 2015
[5]柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究[D]. 李长华.太原科技大学 2014
[6]基于RTX六自由度电动平台控制系统设计与实现[D]. 明宝利.哈尔滨工程大学 2012
[7]自抗扰控制器及其应用研究[D]. 苏思贤.江南大学 2011
本文编号：2911237
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