本文關(guān)鍵詞：四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的平穩(wěn)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,人們對運(yùn)動載體的平穩(wěn)性能有著越來越高的要求,在運(yùn)輸運(yùn)載過程中,載體上的人員、儀器設(shè)備、貴重貨品等都需要一個(gè)水平穩(wěn)定的運(yùn)載平臺,工程界對平臺的平穩(wěn)控制技術(shù)有著迫切的需求。本文針對四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺進(jìn)行平臺位姿平穩(wěn)控制的研究,在充分分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)上,提出應(yīng)用模糊控制方法對平臺多輸入多輸出強(qiáng)耦合過程進(jìn)行控制,并在實(shí)驗(yàn)平臺上實(shí)現(xiàn)了平臺的平穩(wěn)控制,取得良好的控制效果。 論文首先介紹了四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的主體結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行自由度分析和位置正反解求解計(jì)算,給出了平臺位姿參數(shù)的測量計(jì)算方法。并從平穩(wěn)控制的特點(diǎn)出發(fā)分析了平臺控制系統(tǒng)所要具備的硬件條件,對四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)介紹。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行控制策略的探究,分析了傳統(tǒng)的控制方法并指出它們的不足之處,提出了應(yīng)用不依賴被控對象精確模型的模糊控制方法進(jìn)行平臺平穩(wěn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 然后,對平臺作為多變量耦合系統(tǒng)被控對象的耦合特性進(jìn)行分析,得出了適當(dāng)近似處理下控制量增量與位姿參數(shù)變化之間的關(guān)系矩陣,從具體的數(shù)值關(guān)系中獲得被控系統(tǒng)的耦合信息。并以此為依據(jù),適度地對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分解。在模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,結(jié)合補(bǔ)償解耦的思想,引入模糊補(bǔ)償器,進(jìn)行控制系統(tǒng)解耦環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì),有效提高了模糊控制系統(tǒng)應(yīng)對平臺耦合特性的能力。 最后,根據(jù)平臺平穩(wěn)控制的需要和模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,在主機(jī)上利用Visual C++開發(fā)設(shè)計(jì)了控制軟件并實(shí)現(xiàn)控制算法,在四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺上進(jìn)行無擾動調(diào)平實(shí)驗(yàn)和隨機(jī)干擾平穩(wěn)控制實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：第一,本文所設(shè)計(jì)的平穩(wěn)控制系統(tǒng)是有效和穩(wěn)定的,能有效應(yīng)對多輸入多輸出強(qiáng)耦合被控過程。在無擾動調(diào)平實(shí)驗(yàn)中,大量實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)相當(dāng)接近,沒有出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,在隨機(jī)干擾平穩(wěn)控制實(shí)驗(yàn)中,面對不同類型的持續(xù)干擾作用,控制系統(tǒng)均能有效應(yīng)對,保持平臺位姿一定程度的水平穩(wěn)定；第二,控制系統(tǒng)具有良好的控制效果,在無擾動調(diào)平方面,能夠?qū)ζ脚_位姿進(jìn)行快速調(diào)平,50次無擾動調(diào)平實(shí)驗(yàn)的平均調(diào)平時(shí)間為0.61s,橫向傾斜平均調(diào)平精度為0.17°,縱向傾斜平均調(diào)平精度為0.18°,上下偏移平均調(diào)平精度為0.68mm,綜合偏離平均調(diào)平精度為0.075(位姿均方差值),在隨機(jī)干擾平穩(wěn)控制方面,能及時(shí)應(yīng)對外界的隨機(jī)干擾,在干擾源的最大干擾幅值下,面對0.2Hz或更低頻率的干擾作用,干擾隔離度可達(dá)20dB以上,平穩(wěn)控制系統(tǒng)對低頻大幅值干擾表現(xiàn)出較強(qiáng)的控制性能。
【關(guān)鍵詞】：模糊控制 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 平穩(wěn)控制 多輸入多輸出 耦合系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP273;TH703
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 相關(guān)內(nèi)容的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制策略的研究現(xiàn)狀15
• 1.2.3 多變量耦合系統(tǒng)模糊控制的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究的內(nèi)容和論文工作安排16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第二章 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的結(jié)構(gòu)分析18-25
• 2.1 平臺主體機(jī)構(gòu)及其自由度18-20
• 2.1.1 平臺的主體結(jié)構(gòu)分析18-19
• 2.1.2 平臺的運(yùn)動自由度分析19-20
• 2.2 平臺的運(yùn)動學(xué)分析20-22
• 2.2.1 位置反解20-21
• 2.2.2 位置正解21-22
• 2.3 平臺位姿的檢測22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及控制策略探究25-36
• 3.1 平臺的系統(tǒng)構(gòu)成25-26
• 3.2 平臺的硬件構(gòu)成26-31
• 3.2.1 伺服電動缸26-28
• 3.2.2 運(yùn)動控制卡28-30
• 3.2.3 位姿檢測設(shè)備30-31
• 3.3 平臺控制策略的探究31-35
• 3.3.1 平臺傳統(tǒng)控制策略的分析31-34
• 3.3.2 平臺模糊控制策略的提出34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的模糊控制方法研究36-53
• 4.1 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的特性分析36-41
• 4.1.1 平臺運(yùn)動輸入輸出的耦合關(guān)系36-40
• 4.1.2 平穩(wěn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分解40-41
• 4.2 模糊控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路41-43
• 4.3 模糊控制器的設(shè)計(jì)43-49
• 4.3.1 輸入輸出變量的確定及模糊描述44-47
• 4.3.2 模糊規(guī)則的建立47-49
• 4.3.3 控制輸出的清晰化49
• 4.4 模糊補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)49-52
• 4.4.1 輸入輸出變量的確定及模糊描述49-51
• 4.4.2 模糊規(guī)則的建立51
• 4.4.3 補(bǔ)償輸出的清晰化51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 平臺平穩(wěn)控制系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)驗(yàn)53-64
• 5.1 平臺平穩(wěn)控制評價(jià)指標(biāo)53-54
• 5.2 控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)54-55
• 5.3 平臺平穩(wěn)控制實(shí)驗(yàn)55-62
• 5.3.1 無擾動調(diào)平實(shí)驗(yàn)55-58
• 5.3.2 隨機(jī)干擾平穩(wěn)控制實(shí)驗(yàn)58-62
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文70-72
• 致謝72

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本文編號：307267