并联平台结构参数优化及控制系统研究

发布时间：2017-12-19 13:37

  本文关键词：并联平台结构参数优化及控制系统研究　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：六自由度并联平台具有载重量大,累积误差小,结构刚度强,控制精度高等特点,一直是机构研究领域的热点内容,并广泛的应用于机床设计、天线定位、运动模拟、飞船对接等领域。本文所研究的六自由度并联平台主要应用于天线定位,其运动过程中的位姿误差直接影响天线定位的精度。因此,设计控制精确度高、动态性能好的并联平台具有十分重要的意义。为了提高并联平台的运动性能,本文主要围绕并联平台的结构参数优化和控制器设计两个方面开展工作。对于并联平台的结构参数优化,本文提出了一种基于多目标-多约束方法的结构参数优化算法,通过该算法得到并联平台最优的结构参数;对于并联平台的控制器设计,本文提出了基于速度前馈的位置控制方法和基于虚拟模型的力控制方法,并设计仿真实验,验证该方法的有效性。本文的主要内容如下:(1)简述了六自由度并联平台的研究背景,国内外的发展现状,结构参数优化研究现状,以及并联平台控制方法的研究现状,并给出了论文的主要研究内容、创新点及章节安排。(2)并联平台的运动学建模。本文给出了六自由度并联平台的简化结构图并计算其自由度,依次求出并联平台的逆运动学、雅克比、正运动学。(3)并联平台的结构参数优化。分析并联平台的工作空间和灵巧度,设计了一种基于多目标-多约束的并联平台结构参数优化方法,根据并联平台的工作空间和灵巧度指标建立目标函数,分析结构参数优化方法的约束条件,并借助蒙特卡洛法实现参数优化过程。(4)并联平台的控制器设计。本文介绍了并联平台的轨迹规划方法,提出了基于速度前馈的位置控制方法和基于虚拟模型的力控制方法,并根据这两种控制方法分别设计并联平台的控制器。(5)并联平台的仿真实验设计与分析。使用Webots仿真软件搭建并联平台仿真模型,设计相关实验,验证了本文所设计的位置控制并联平台控制器和基于虚拟模型并联平台控制器的有效性。(6)总结本论文主要工作及创新点,分析不足之处,并对未来工作进行展望。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273

【参考文献】

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本文编号：1308174