基于嵌入式系统的6-DOF并联微定位平台控制系统的设计与研究

发布时间：2020-06-30 09:47

【摘要】：六自由度并联机构基于Stewart平台原理,近年来以其刚度大、负载能力强、结构稳定、累计误差小等优点成为一个研究热点,本文针对六自由度并联微定位平台,从运动学、动力学、控制策略、精度分析、系统整体结构和各硬件模块等方面开展了相应研究与设计。首先,概括了国内外针对六自由度并联机构的发展及研究现状。通过对并联机构运动副和构件等的分析,计算其自由度;推导了六自由度并联机构运动学反解方程及其动力学方程;利用MATLAB/SimMechanics实体库和约束库对其机械系统进行建模。其次,对六自由度并联机构的误差源进行分析,推导其误差正解模型,并根据不同几何参数和初始位姿对并联机构精度的影响确定了机构的相关几何参数和初始位姿;对系统所选用的电动推杆建模,根据模型设计并联机构单杆的传统PID控制器;在传统PID的基础上,针对系统非线性的特点,引入模糊控制理论,根据模型特性确定模糊控制的语言变量、隶属度函数和模糊规则,为六自由度并联机构设计模糊PID控制器;通过仿真对比,从结果中可以看出,在并联机构中引入模糊控制理论的PID控制相对于传统PID控制提高了其在在动态性能和精度上的响应效果。最后,搭建了基于嵌入式系统的并联微定位平台,再其系统中添加霍尔传感器、编码器和电流传感器等传感器模块;在STM32F407中进行编程,将运动学反解和模糊PID算法移植到单片机中,采集传感器反馈的信号,调节参数实现并联微定位平台的基本功能;为方便用户使用,根据需求设计上位机软件;设计试验,测得并联微定位平台的定位精度。
【学位授予单位】：中国航天科技集团公司第一研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH112;TP273

【参考文献】

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本文编号：2735175