Stewart运动平台正解补偿控制机理研究

以Stewart运动平台基于正解补偿的控制策略为研究对象,采用线性化方法,对该控制策略进行了简化,得到了基于正解补偿控制的等效控制策略,从而明确了基于正解补偿控制的机理。通过仿真分析,把基于正解补偿控制策略与等效控制策略的仿真结果进行对比,证明了等效模型的正确性。根据理论与仿真分析的结果,该文把基于正解补偿控制器参数设计归结为单系统控制器参数设计,为基于正解补偿控制系统设计提供了理论指导。该文的理论推导与仿真分析可以证明,正解补偿控制策略可以等效还原为基于运动学反解的单系统控制策略,正解补偿控制策略从本质上说只不过是提高了单系统的开环增益,提高的倍数取决于正解补偿因子的大小。

Stewart运动平台关节自适应PIDNN控制研究

针对Stewart平台中各关节PID控制自适应性较差,不能实时在线进行参数整定的缺点,结合BP神经网络良好的自学习、自适应性和可以任意精度逼近任意非线性系统的优点,提出PIDNN控制算法,实现运动平台控制器参数的实时在线自整定,提高运动控制系统的控制精度和自适应性。在MATLAB/Simulink中建立Stewart运动平台PIDNN控制系统的仿真模型,对比分析PIDNN和PID运动控制系统的控制效果。仿真结果显示,PIDNN控制算法能够实现PID参数的自适应调节,杆件变化误差大幅下降。表明提出的PIDNN控制算法能够实现参数的实时在线自整定,并且系统具有良好的自适应性和鲁棒性。

基于ADAMS的Stewart平台运动学分析

针对在Stewart 6自由度并联平台设计中,支腿的运动学及动力学参数理论计算过于复杂的问题,课题组提出了基于ADAMS的Stewart平台反解与正解相结合的分析方法。首先,通过ADAMS反解求得支腿位移参数;然后,将位移参数转换为驱动函数添加在各个支腿上;接着,通过ADAMS正解求解支腿其余运动参数;最后,通过实例对比理论计算与ADAMS分析数据。结果表明:课题组提出方法求得的支腿位移与理论值之差均小于0.01 mm,支腿最大速度及最大加速度与理论值误差均小于2%,从而验证了该分析方法的合理性与科学性。该分析方法为工程中遇到的6自由度平台已知动平台驱动函数求解支腿参数的实际问题提供了一种高效的解决办法。

Stewart六自由度运动平台自振频率的分析与计算研究

提出了一种对重载的Stewart六自由度运动平台动力学模型局部线性化的新方法,将其六个作动杆简化成质量-弹簧系统。然后采用转移矩阵法将各局部坐标系中建立的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵以及系统的位移和所受外力均转移到总的固定坐标系,运用D’Alembert原理建立其振动的线性运动微分方程。最后通过结合Stewart平台的运动学反解计算方法,对该平台在运动过程中的自振频率进行了分析和计算,计算结果表明对于这种重载的Stewart运动平台,其各个自振频率在整个工作空间内的变化幅度不大,该结果为重载Stewart平台的设计和控制提供了理论依据,已被成功应用于作者单位的某型船舶操纵模拟器运动平台的研制。

基于对偶四元数法的Stewart平台运动学研究

作为一种多自由度并联机构,Stewart平台在工业自动化、飞行模拟及医疗设备等领域具有广阔应用前景。研究Stewart平台的运动学特性,并提供数学模型和解决方法,可以实现对其运动和位置的准确控制。基于6-UPS型Stewart并联机器人平台,引入了对偶四元数的概念,探讨了Stewart平台的运动学特性,提出了一种高效的并联机器人运动学求解算法。研究结果表明,在描述并联机器人的运动学中,对偶四元数法具有更简洁的表示形式和更少的用来表示刚体位姿的未知数个数,具有明显优势。

通用Stewart平台运动学正向数值求解方法及应用

为了得到通用Stewart平台的运动学正向求解非线性方程组的全部解或者使其求解效率满足实时应用,研究人员进行了长期的研究,找到多种解决方案,但是不同方案之间缺乏系统的比较。为此,对并联机构的运动学正向数值求解研究进行了综述;并且,针对通用Stewart平台的四种典型运动学正向数值求解方法,在精度一致的前提下,比较了计算效率。结果表明,改进的Jacobi矩阵法的计算时间开销在1ms以内,计算效率最高,建议在实时场合下应用。

Stewart平台的运动学精度分析和误差补偿

介绍了一种提高S tew art平台精度的运动学标定方法.根据运动学反解建立了S tew art平台位置姿态和运动学参数之间的误差模型,表明平台的位置姿态误差主要来源于6个液压缸的长度误差和与平台连接的铰点位置误差.通过三坐标测量机和最小二乘法实现了运动学参数测量与辨识,并对建立在哈尔滨工业大学的S tew art平台进行了试验.试验结果表明这种方法能够提高S tew art平台精度.

六自由度Stewart平台运动精度分析

利用Stewart型平台之间的位置向量关系 ,推导出Stewart型平台运动精度模型 ,并将其应用到所设计的大射电望远镜精调稳定平台运动精度分析 ,详细给出了其运动精度分析结果 。

Stewart平台的运动奇异性与力奇异性研究

Stewart平台运动时 ,平台可能发生运动奇异性和力奇异性 .通过对平台运动方程Jacobian矩阵和力平衡方程Jacobian矩阵的分析 ,给出了两Jacobian矩阵的元素、行列式和条件数之间的联系 ,并对比了两种奇异面方程 .数学分析与实例说明 。

Stewart平台的运动可控制条件

Stewart平台机构的正解具有多解性 ,这使得该机构在空间某些位姿下会出现运动不确定的情况 ,运动变得不可控制。对

3-6Stewart平台的正向运动学数值求解分析

针对 Stewart平台正向运动学求解的困难 ,建立了 3- 6 Stewart平台正向运动学数学模型 ,同时采用改进的Newton- Raphson方法进行数值求解。并利用消元法进行模型简化 ,迭代初值采用先粗后细的方法选取。仿真分析表明 ,该方法提高了效率和计算稳定性。

基于电子罗盘的新型3-2-1 Stewart平台实时运动学正解法

位置正解是并联机构运动分析的基础,但由于Stewart平台结构复杂,其正向运动学求解很困难,为此借助电子罗盘的可靠性和航向输出无时间漂移等特性,提出了附加电子罗盘HMR3300的3-2-1Stewart平台的位姿正解法。仿真分析表明,该方法提高了稳定性和计算的效率。在附加电子罗盘后Stewart平台的运动学模型降维并简化为线性,减少了计算量且能唯一确定位姿正解,对其它的并联机构有借鉴意义。

Stewart平台式并联机床的一种运动及受力分析方法

并联机床被誉为21世纪的新型加工中心,但它所能发挥的性能仍受到现有机构计算理论、测量及标定方法的限制.目前已有的正向求解方法,由于非线性的影响,有求解过程复杂和多解的问题,难以用于并联机床的运动控制,为此,建立了6-3 S tew art平台式并联机床结构的运动学和力学模型,其中采用对称分布的3个位移传感器用于机构的位置分析,并将降阶的运算操作与传感器方式相结合,实现了机构分析的正向算法,并开发了数值模拟程序.这种方法明显降低运算消耗,并提高了精度.

基于遗传神经网络的Stewart平台运动学正解

Stewan平台的特殊结构决定了其在正解求解的特殊性，它由一系列非线性方程组成，通常会有多组解．遗传神经算法是利用种群的适应度进行学习的，而不是梯度学习方法．多层遗传神经网络被用来识别Stewart平台正解的输入向量与输出向量之间的关系．仿真表明，多层感知机神经网络结合遗传算法对求解起到了很好的全局优化作用（训练周期减少近53％）．采用这种方法最主要的结论为减少了用于神经网络训练的时间．

3-6Stewart平台机械手运动学正问题的解析方法

将3-6Stewart平台机械手的运动学正问题转化为非线性代数方程组的求解问题,然后利用非线性代数方程组的符号求解方法——聚筛法,推导出3-6Stewart平台机械手运动学正问题的解析解,并得出结论:对应一组给定的输入杆长,该机构最多有20个可能的位形.利用这种机械化符号求解方法求解机构的运动学问题,无需特别的技巧,只须按规定步骤求解就可得到所有的根,且无增无漏,为机器人学。

Stewart型六自由度运动平台反解算法研究

Stewart型六自由度运动平台,能够完成空间中六个自由度的运动。该文通过研究Stewart平台的机构特点和相关理论,总结出其运动学反解的运算规律,根据运动规律编写了反解算法,并通过Matlab中的Simulink建立了运动模型。给定目标姿态曲线,通过运算对运动仿真模型进行控制,即可得出运动曲线。通过比较仿真曲线与目标姿态曲线的吻合程度,即可判断算法的正确性。该研究过程为六自由度运动平台及其控制系统搭建提供了理论依据,为六自由度运动平台作为振动台进行测试试验奠定了基础。

Stewart 运动平台的雅可比矩阵条件数的研究

从运动学的观点出发，对Ｓｔｅｗａｒｔ平台的雅可比矩阵的条件数与结构尺寸之间的关系进行了分析，给出了机构的结构参数与雅可比矩阵条件数之间的无量纲化关系曲线．在此基础上，得出了益于降低条件数、提高机构的运动控制性能的设计参数．

4-Stewart并联平台的运动学分析

提出了一种可应用于实现多路况模拟的多车型通用汽车驾驶训练装置的4-Stewart并联运动平台。介绍了该平台的组成,在Solidworks中构建了该装置的三维模型。首先,对4-Stewart并联平台的汽车驾驶模拟器进行了机构说明,并建立了坐标系;其次,以汽车和四个较小的六自由度Stewart并联机构构成的运动平台为研究对象,利用空间结构分析方法,得出了汽车驾驶训练装置的运动学反解方程,并用MATLAB编程进行了具体的数值计算;最后,在相同车型、能够实现相同运动输出的情况下,计算传统的汽车驾驶模拟器的结构尺寸和驱动副的输入范围,将各相关参数与4-Stewart并联运动平台相比较,得出了该运动平台体积小、加工工艺好、易控制等结论,为进一步的研究奠定基础。

基于多目标遗传算法的Stewart平台运动学正解解算

Stewart平台的运动学解算是指对驱动杆杆长与动平台位姿的对应关系的求解。其运动学逆解只需根据空间坐标变换求得,而运动学正解需要对12个非线性方程进行解算。普通的数值解算方法迭代步数多,求解精度低。为解决Stewart平台运动学正解的解算问题,将pareto最优化理论引入遗传算法,提出一种基于多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)和最小二乘理论结合的算法。利用算法生成上平台姿态,利用反解解算出姿态对应的杆长,与已知杆长进行最小二乘拟合分析,当拟合度极高时认为此时的位姿即为运动学正解结果。此算法将上平台姿态的6个参数求解转化成多目标最优化问题,其只需迭代102次左右便能输出最优解,单次结果输出用时在1 min以内,且求解的均方根值误差不超过0. 1。是一种求解速度快、精度高的可行的运动学正解解算方法。

LT50m模型柔性Stewart平台的运动精度分析

基于刚柔混合多体系统动力学的模态综合法研究了LT50 m模型中精调稳定Stewart平台的动力学问题,计算了支腿弹性变形对Stewart平台定位精度的影响。仿真结果表明,在LT50 m模型中,相对于实验获得的支腿进给误差和Stewart平台固有的加工制造误差对系统定位精度造成的影响,支腿的弹性变形可以忽略不计。