Stewart平台的滑模变结构控制方法研究
发布时间：2021-07-08 12:31
Stewart平台凭借多自由度、刚度大、承载能力强等优点,在应用上作为串联机构的互补,广泛应用于航空飞机、航天器、机器人等领域。本课题采用Stewart平台模拟导弹飞行器的弹性振动,可以实现三个线位移和三个角位移的六自由度运动模拟。导弹飞行器的弹性振动一般多为高频率小振幅的振动,因此平台的控制系统需要具备较强的跟踪能力。本文为提高Stewart平台的控制性能,对Stewart平台运动学、分散控制等方面展开研究工作。首先,将Stewart平台六个连杆支路独立成单独的控制通道,分析Stewart平台位姿运动的特性,根据音圈电机的工作原理,建立单通道控制系统的标称模型,并将拟合后的音圈电机动态特性非线性曲线加入标称模型中,完善被控对象的数学模型;同时,通过理论分析讨论平台基座的运动对音圈电机出力的影响。其次,针对音圈电机动态非线性特性以及高频工况下被控对象模型摄动等问题,开展基于自适应趋近律法的滑模控制方法研究,并通过仿真算例证明了该控制方法是有效的。再次,在外界干扰的作用下,控制系统输出抖振现象明显,导致指令信号的跟踪效果变差,针对这一问题,将模糊控制方法和自适应趋近律法滑模控制相结合,使...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一台飞行模拟器
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-1第一台飞行模拟器图1-2美国TE6-900六自由度平台图1-3汉莎航空的飞行模拟器图1-4CAE7000系列D级全动飞行模拟器（2）并联机器人并联机器人是一种闭环的运动链结构，其末端执行器通过并联的多个独立运动链连接至基座，是Stewart平台很重要的应用领域，广泛存在于飞行模拟器、汽车模拟器、工业制造、军事设备、医疗设备微操作等领域。（3）精密定位平台精密定位平台是继并联机器人、机床后又一个逐渐发展起来并已初步实用化的应用产品，其应用领域同样非常广泛，主要可用在医疗外科手术和航空航天等领域，分别如图1-5,图1-6所示。基于并联机构的精密定位平台具有移动载荷惯量孝动态响应快、高精度高刚性并且具有较高的可靠性，从目前来看，精密定位平台的定位精度已经可以达到纳米级，因此精密定位的应用前景也越来越广泛。图1-5用于脑外科手术精密定位平台图1-6卫星反射镜实施太空作业的示意图（4）微振动隔振平台微振动是指航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构转动等诱发航天器产生的一种幅值较低、频率从1Hz到1KHz的机械振动。其中，基于Stewart平台的振动隔离装置被广泛应用于航天、
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-1第一台飞行模拟器图1-2美国TE6-900六自由度平台图1-3汉莎航空的飞行模拟器图1-4CAE7000系列D级全动飞行模拟器（2）并联机器人并联机器人是一种闭环的运动链结构，其末端执行器通过并联的多个独立运动链连接至基座，是Stewart平台很重要的应用领域，广泛存在于飞行模拟器、汽车模拟器、工业制造、军事设备、医疗设备微操作等领域。（3）精密定位平台精密定位平台是继并联机器人、机床后又一个逐渐发展起来并已初步实用化的应用产品，其应用领域同样非常广泛，主要可用在医疗外科手术和航空航天等领域，分别如图1-5,图1-6所示。基于并联机构的精密定位平台具有移动载荷惯量孝动态响应快、高精度高刚性并且具有较高的可靠性，从目前来看，精密定位平台的定位精度已经可以达到纳米级，因此精密定位的应用前景也越来越广泛。图1-5用于脑外科手术精密定位平台图1-6卫星反射镜实施太空作业的示意图（4）微振动隔振平台微振动是指航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构转动等诱发航天器产生的一种幅值较低、频率从1Hz到1KHz的机械振动。其中，基于Stewart平台的振动隔离装置被广泛应用于航天、
【参考文献】：
期刊论文
[1]三自由飞行模拟器的动力学分析与仿真[J]. 韩红伟,党淑雯,何法江. 制造业自动化. 2016(06)
[2]滑模变结构控制的研究综述[J]. 刘永慧. 上海电机学院学报. 2016(02)
[3]基于干扰观测器的非线性不确定系统自适应滑模控制[J]. 于靖,陈谋,姜长生. 控制理论与应用. 2014(08)
[4]基于变指数趋近律的永磁同步电机滑模控制研究[J]. 欧阳叙稳,尹华杰. 微电机. 2011(09)
[5]基于BP算法的六自由度并联机器人正运动学求解[J]. 刘得军,王娟,王世营,董德发. 组合机床与自动化加工技术. 2006(01)
[6]并联机器人控制策略的现状和发展趋势[J]. 吴博,吴盛林,赵克定. 机床与液压. 2005(10)
[7]液压六自由度并联机器人控制策略的研究[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林. 机器人. 2004(03)
[8]非线性系统的一种模糊滑模变结构控制方案[J]. 岳东,吴忠强,许世范. 模糊系统与数学. 2002(02)
[9]Stewart平台机构及其应用[J]. 澹凡忠,姜军生. 机械. 2000(S1)
[10]一类非线性系统时变滑模变结构控制[J]. 黄辉先,史忠科,吴方向. 控制理论与应用. 2000(05)
硕士论文
[1]超高频运动仿真系统设计及实现[D]. 范旭伟.哈尔滨工业大学 2019
[2]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
[3]基于模糊控制的双路阀控马达同步控制器的设计研究[D]. 唐彦兵.哈尔滨工业大学 2013
[4]高频运动模拟系统的控制器设计与应用研究[D]. 李蓬.哈尔滨工业大学 2013
[5]高频响应音圈电机的建模与控制研究[D]. 王占军.桂林电子科技大学 2011
[6]三轴转台伺服系统模糊滑模控制研究[D]. 崔海涛.哈尔滨工业大学 2010
[7]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[8]并联六自由度运动平台动力学分析及最优控制研究[D]. 马永晓.南京航空航天大学 2010
[9]Steward平台的PIDNN控制[D]. 杨志宇.燕山大学 2008
本文编号：3271574
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一台飞行模拟器
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-1第一台飞行模拟器图1-2美国TE6-900六自由度平台图1-3汉莎航空的飞行模拟器图1-4CAE7000系列D级全动飞行模拟器（2）并联机器人并联机器人是一种闭环的运动链结构，其末端执行器通过并联的多个独立运动链连接至基座，是Stewart平台很重要的应用领域，广泛存在于飞行模拟器、汽车模拟器、工业制造、军事设备、医疗设备微操作等领域。（3）精密定位平台精密定位平台是继并联机器人、机床后又一个逐渐发展起来并已初步实用化的应用产品，其应用领域同样非常广泛，主要可用在医疗外科手术和航空航天等领域，分别如图1-5,图1-6所示。基于并联机构的精密定位平台具有移动载荷惯量孝动态响应快、高精度高刚性并且具有较高的可靠性，从目前来看，精密定位平台的定位精度已经可以达到纳米级，因此精密定位的应用前景也越来越广泛。图1-5用于脑外科手术精密定位平台图1-6卫星反射镜实施太空作业的示意图（4）微振动隔振平台微振动是指航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构转动等诱发航天器产生的一种幅值较低、频率从1Hz到1KHz的机械振动。其中，基于Stewart平台的振动隔离装置被广泛应用于航天、
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-1第一台飞行模拟器图1-2美国TE6-900六自由度平台图1-3汉莎航空的飞行模拟器图1-4CAE7000系列D级全动飞行模拟器（2）并联机器人并联机器人是一种闭环的运动链结构，其末端执行器通过并联的多个独立运动链连接至基座，是Stewart平台很重要的应用领域，广泛存在于飞行模拟器、汽车模拟器、工业制造、军事设备、医疗设备微操作等领域。（3）精密定位平台精密定位平台是继并联机器人、机床后又一个逐渐发展起来并已初步实用化的应用产品，其应用领域同样非常广泛，主要可用在医疗外科手术和航空航天等领域，分别如图1-5,图1-6所示。基于并联机构的精密定位平台具有移动载荷惯量孝动态响应快、高精度高刚性并且具有较高的可靠性，从目前来看，精密定位平台的定位精度已经可以达到纳米级，因此精密定位的应用前景也越来越广泛。图1-5用于脑外科手术精密定位平台图1-6卫星反射镜实施太空作业的示意图（4）微振动隔振平台微振动是指航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构转动等诱发航天器产生的一种幅值较低、频率从1Hz到1KHz的机械振动。其中，基于Stewart平台的振动隔离装置被广泛应用于航天、
【参考文献】：
期刊论文
[1]三自由飞行模拟器的动力学分析与仿真[J]. 韩红伟,党淑雯,何法江. 制造业自动化. 2016(06)
[2]滑模变结构控制的研究综述[J]. 刘永慧. 上海电机学院学报. 2016(02)
[3]基于干扰观测器的非线性不确定系统自适应滑模控制[J]. 于靖,陈谋,姜长生. 控制理论与应用. 2014(08)
[4]基于变指数趋近律的永磁同步电机滑模控制研究[J]. 欧阳叙稳,尹华杰. 微电机. 2011(09)
[5]基于BP算法的六自由度并联机器人正运动学求解[J]. 刘得军,王娟,王世营,董德发. 组合机床与自动化加工技术. 2006(01)
[6]并联机器人控制策略的现状和发展趋势[J]. 吴博,吴盛林,赵克定. 机床与液压. 2005(10)
[7]液压六自由度并联机器人控制策略的研究[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林. 机器人. 2004(03)
[8]非线性系统的一种模糊滑模变结构控制方案[J]. 岳东,吴忠强,许世范. 模糊系统与数学. 2002(02)
[9]Stewart平台机构及其应用[J]. 澹凡忠,姜军生. 机械. 2000(S1)
[10]一类非线性系统时变滑模变结构控制[J]. 黄辉先,史忠科,吴方向. 控制理论与应用. 2000(05)
硕士论文
[1]超高频运动仿真系统设计及实现[D]. 范旭伟.哈尔滨工业大学 2019
[2]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
[3]基于模糊控制的双路阀控马达同步控制器的设计研究[D]. 唐彦兵.哈尔滨工业大学 2013
[4]高频运动模拟系统的控制器设计与应用研究[D]. 李蓬.哈尔滨工业大学 2013
[5]高频响应音圈电机的建模与控制研究[D]. 王占军.桂林电子科技大学 2011
[6]三轴转台伺服系统模糊滑模控制研究[D]. 崔海涛.哈尔滨工业大学 2010
[7]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[8]并联六自由度运动平台动力学分析及最优控制研究[D]. 马永晓.南京航空航天大学 2010
[9]Steward平台的PIDNN控制[D]. 杨志宇.燕山大学 2008
本文编号：3271574
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