基于WOA-Elman的Stewart平台位姿正解

为了高效而准确地求解Stewart平台的正解问题,在本研究中,采用了鲸鱼算法来优化Elman神经网络模型。对Stewart平台的六根连杆长度和平台位姿的运动学模型进行了详细分析,并通过平台位姿反解数据创建实验数据集。关于Elman神经网络模型,引入鲸鱼优化算法对该模型进行了优化,以提高计算性能和精度,从而建立了WOA-Elman模型,用于求解Stewart平台的正解。通过详细的仿真分析对模型进行评估,并通过实验来验证模型的有效性。研究结果表明,采用鲸鱼算法优化的Elman神经网络模型在求解Stewart平台正解问题方面表现出色。该模型展现出出色的非线性拟合能力和高度的计算精度,能够快速而准确地求解Stewart平台的位姿正解问题。这一研究成果为解决Stewart平台位姿正解问题提供了一种高精度的方法。

Stewart平台位置反解研究

Stewart机构运动比较复杂,仅仅通过数学模型的方法,无法充分直观的分析机构在不同位姿下各条液压缸长度的变化情况。据此,提出了基于Simulink环境下对Stewart平台进行位置反解的建模与仿真方法。在通过建立Stewart平台位置反解数学模型的基础上,分析了Simulink中各模块的使用及参数设置方法,对位置反解的数学模型进行了建模,并对Stewart机构6个单自由度的液压缸运动进行了仿真。结果表明,通过仿真曲线直观地了解了六自由度摇摆台位姿变化时,6条液压缸杆长变化规律。

电动Stewart仿真平台动力学建模与惯性参数辨识

建立了某型电动Stewart仿真平台关节空间动力学模型,通过实验辨识出了平台难于测量的惯性参数。首先给出平台的拉格朗日法和牛顿-欧拉法两种建模结果的相互验证方法,然后推导出平台关节空间内动力学模型,最后进行平台单支路闭环等速运动以及单支路开环正弦运动的实验,利用遗传算法辨识出平台的惯性参数。两种动力学建模结果的相互验证保证了平台刚体动力学模型正确性,所设计实验操作简单,能够方便地辨识出未知的参数。为电动Stewart平台建模与惯性参数辨识提供了一种新的方法。

Simulink环境下的Stewart平台的动力学仿真

以经典的Newton- Euler法建立的六自由度并联机构6 - U PS(universal- prism atic- spherical) Stewart平台的动力学模型为基础,详细介绍了使用仿真工具Simulink按照并联设计思想设计的Stewart平台动力学并行仿真方案,并给出了仿真结果。经初步分析表明仿真结果与实际情况的运动状态是吻合的。

六自由度Stewart平台动力学模型的特性分析

根据六自由度Stewart平台的动力学模型,利用矩阵分析的方法详细分析和证明了动力学模型的一些物理特性:动力学模型系数矩阵的有界性,矩阵函数的斜对称性以及动力学模型的线性参数化.这些工作为基于六自由度Stewart平台动力学模型的非线性控制器设计、系统稳定性的证明以及系统物理参数的辨识奠定了理论基础.

基于I-DEAS软件的Stewart平台机构建模与动力仿真

利用I-DEAS软件对Stewart平台机构进行建模与动力仿真。在对平台进行实体装配和机构建模的基础上,生成机构序列动画,绘制动平台中心的位移、速度、加速度、球铰和虎克铰处的约束力、以及支腿驱动力等时间函数曲线。进一步,对仿真计算结果进行研究,为平台的驱动控制奠定了基础。

基于动力学模型预测控制的Stewart型轮足腿控制方法

为了提高轮足机器人Stewart型轮足腿在不同位姿条件下的精度和动态特性,提出将模型预测控制(model predictive control,MPC)应用于轮足腿的位姿跟踪.首先对Stewart平台进行受力分析,利用牛顿-欧拉方程建立动力学模型的状态空间表达式,建立MPC预测模型和优化目标函数;然后通过Adams和Matlab联合仿真对MPC控制器进行参数整定,检验其对未建模摩擦力的鲁棒性;最后通过对比实验验证MPC控制器在负载位姿变化条件下可以获得优于PI控制器的姿态跟踪精度和动态特性.

基于光学坐标测量机的STEWART机构标定研究

为提高大型Stewart机构的定位精度,建立了误差模型并提出了基于光学坐标测量机的标定方法。仿真和试验研究表明,本方法姿态测量过程简便,算法的收敛速度快,系统的定位精度明显提高,为Stewart机构的标定提供了一种解决方案。

电液驱动Stewart平台模型参数辨识方法

电液驱动Stewart平台是一个多输入多输出复杂并联机构,各通道间存在严重负载交联耦合。在确定平台各通道性能参数时,按照简单的阀控缸系统进行理论计算或系统辨识,结果和实际情况相差极大,这严重影响平台控制系统的设计和系统性能的提高。为了解决上述问题,设计一种基于Levenberg-Marquardt寻优算法的六维互不相关信号激励的Stewart平台闭环辨识算法,并应用于电液驱动Stewart平台试验样机。试验结果表明该辨识算法准确地辨识出平台通道性能参数,取得较满意的辨识结果。

Stewart次镜调整平台空间包络判定算法研究

由于空间遥感相机受体积、质量和制造成本的限制,Stewart次镜调整平台需要在任意运动时刻不超出给定的包络尺寸,急需一种解决相机次镜平台空间运动约束的包络判定算法。文章根据结构参数建立了Stewart次镜调整平台运动模型,利用三角函数关系并考虑支杆长度的约束,推导模型中平移与旋转的极限位置,然后给出空间包络的判定方法。将该判定模型应用于某空间遥感相机的Stewart次镜调整平台实例中,运用解析法可快速计算出极限位置,节约了大量时间;运用数值法可进一步精确求出在有支杆长度约束时的极限位置,解析法和数值法结果均满足包络尺寸的要求,表明该包络判定算法适用于六自由度并联机构的空间包络判定。

一种三自由度Stewart并联平台重心稳定分析及Simulink仿真

以三自由度Stewart并联平台为研究对象,提出了一种Stewart并联平台重心稳定的分析方法,并对其进行Simulink仿真。利用三维建模软件Creo建立三自由度Stewart平台的三维模型。通过Creo里的接口,将Stewart平台三维模型导入Simulink中生成对应的Simmechanics模块,包括3条运动支链,每条支链由铰链、电动缸、驱动杆、动、定平台等组成。在Simulink的仿真环境中,对3条支链的电动缸添加驱动模块,再使用Fcn函数编程,使驱动模块对电机施加驱动,从而产生驱动杆不同的伸长量,达到动平台的预定运动轨迹。在Simulink环境下,通过编程实现三自由度Stewart并联平台动平台的一种特殊运动,即动平台与水平面成一定的二面角旋转一周,而动平台自身的重心保持稳定。

基于内模原理的Stewart平台干扰抑制控制设计

针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制器,使闭环系统能够抑制未知的谐波扰动,同时能够渐近跟踪期望轨迹。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于Jacobian矩阵的6-6 Stewart平台结构校准

针对简化误差源模型 (含 42个误差量 ) ,建立了基于 Jacobian矩阵的 6 -6 Stewart平台误差模型 ,并依据该模型 ,提出了一种 6 -6 Stewart平台外部校准算法 ,仿真研究表明 ,该算法具有理论上的正确性和工程上的可行性。同时指出了该算法的关键是以系数矩阵

基于动力学干扰力前馈的液压Stewart平台μ综合控制

针对液压Stewart平台存在的动力学耦合强干扰力及液压系统参数不确定性严重影响轨迹跟踪精度的问题,提出了一种基于动力学干扰力前馈的综合控制方案。基于Stewart平台关节空间的逆动力学模型,建立了驱动分支的频域控制模型和动力学干扰力模型,并根据结构不变性原理将动力学干扰力前馈补偿。为提高系统的鲁棒性以及对未建模干扰力的抑制能力,在闭环控制中采用μ综合鲁棒控制器。试验结果验证了该方案的有效性。

电动Stewart平台分散子系统不确定性加权函数选择

以降低电动Stewart平台两输入两输出子系统不确定性描述的保守性为目的,提出一种不确定性加权函数选择方法.首先通过机理分析,确定以反馈形式来描述平台子系统中低频的结构不确定性,并得到具有3个待定参数的加权函数.然后给出标称模型输出与实验数据相匹配的条件,由此利用实验数据优化加权函数中的待定参数.最后为方便控制器设计,将系统不确定性描述化为统一的表达形式.所提方法在描述系统不确定性时,尽可能将模型中的已知部分分离出来,并通过实验数据优化加权函数中的待定参数,从而使得不确定性描述的保守性最小。

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 。

一种串并联式Stewart平台机构的误差分析

设计了一种由双级并联机构组成的位姿精调试验平台 ,分析了平台上每个铰链点的位置误差和各支链的长度误差对试验平台末端执行器运动精度的影响 ,建立了试验平台末端误差的数学模型。仿真结果表明 ,该机构的位姿误差具有线性叠加性 ,这种串并联平台末端误差的相对变化量很小 ,基于该构型的试验平台可达到较高运动精度。

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。

考虑构件弹性的电动Stewart并联机构刚度建模与仿真

基于集总解析建模方法和构件有限元分析建立包含驱动副、被动万向铰链和运动杆件弹性变形以及预载作用下的Stewart机构刚度矩阵模型。采用添加虚拟铰链等效构件弹性的方式,将分支等效为一系列刚性构件经由主、被动副以及虚拟铰链连接的形式,给出了运动关节和虚拟铰链变量对机构末端位姿的运动学Jacobian矩阵的数值计算方法,应用虚功原理得到静平衡方程,最终建立了机构无预载以及预载下的刚度矩阵模型。该模型不仅考虑了控制环路刚度,还将构件柔性的有限元分析结果与解析建模相结合,在降低计算成本的同时保证了精度。通过一机构分析实例,考察了两种模型下刚度分布的差异。

考虑液压缸影响的Stewart平台动力学分析

由于液压系统的特点及Stewart平台的结构特性,液压驱动Stewart平台得到越来越广泛的应用。针对负载小的情况,在对Stewart平台进行运动学分析时,考虑了缸铰点的速度和加速度。详细分析液压缸缸筒、活塞杆两体由于重力和惯性力的作用,在平动和转动时对Stewart平台动力学分析时产生的影响。建立包括液压缸影响的、详细的Stewart平台动力学模型,为Stewart平台的准确设计、分析和控制奠定基础。