六自由度運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)設(shè)計及控制策略研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，六自由度平臺作為運(yùn)動模擬器的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷的拓展和深化，模擬設(shè)備需要承載的負(fù)載不斷增加，需要模擬的工況越來越復(fù)雜，對模擬器的性能、模擬器的動態(tài)模擬范圍及模擬精度也提出了更為嚴(yán)苛的要求。為了達(dá)到這些要求，六自由度平臺從最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計、各組成元件的加工和裝配到控制系統(tǒng)的設(shè)計和搭建，都必須達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。
　　本課題以浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院流體動力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有六自由度電液伺服平臺為基礎(chǔ)，綜合現(xiàn)有伺服控制技術(shù)

2、及研究成果，旨在研制一套高性能、高穩(wěn)定性、高拓展性的六自由度平臺控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的難點(diǎn)在于控制軟件的設(shè)計，控制策略的研究以及控制軟件的實(shí)現(xiàn)上，因此本課題的主要研究章節(jié)與研究內(nèi)容分別概括如下:
　　第一章首先說明了本課題的來源和背景，闡述了課題的研究目的和意義。然后再對六自由度平臺的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、在各個領(lǐng)域的應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀做了簡要介紹，最后簡要概述了本課題的主要研究內(nèi)容與目標(biāo)。
　　第二章對六自由度平臺的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析。

3、分別對平臺的運(yùn)動學(xué)模型、平臺動力學(xué)模型以及單缸伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)和分析，為后續(xù)的仿真和控制策略研究奠定了基礎(chǔ)。
　　第三章首先對控制系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并搭建出軟件開發(fā)平臺，接著對平臺控制軟件進(jìn)行需求分析和整體架構(gòu)設(shè)計，并根據(jù)系軟件架構(gòu)對軟件進(jìn)行詳細(xì)的模塊化設(shè)計;之后介紹了平臺各模塊的詳細(xì)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，最后通過實(shí)驗(yàn)對控制軟件進(jìn)行了詳細(xì)的功能測試。
　　第四章首先簡單介紹了普通PID控制器的原理和利弊，并針對六

4、自由度平臺模型的非線性特征提出了模糊PID控制器并對控制器進(jìn)行了設(shè)計;然后利用Simulink環(huán)境搭建了六自由度平臺的仿真模型，對比和分析了PID控制器和模糊PID控制器策略對單缸模型以及平臺準(zhǔn)閉環(huán)模型的控制效果。
　　第五章首先對平臺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了簡介，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出系統(tǒng)評價指標(biāo)。接著在給定不同運(yùn)動頻率和運(yùn)動幅度的控制信號下，分別對基于常規(guī)PID控制器和模糊PID控制器的平臺運(yùn)動情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。