六自由度运动平台控制系统研究

admin · 发表于 2023-9-27 14:31:30

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六自由度运动平台应用广泛，是飞行模拟器主要的运动系统解决方案，传统六自由运动平台一般采用液压驱动方式，电机驱动的大功率运动平台的研制在国内尚处于起步阶段。本文对六自由度运动平台控制系统的理论依据和实现方法进行了深入分析，建立了仿真模型和控制系统软硬件实物。文章首先对平台运动学建模方法进行了验算，实现了平台的正反解算法，采用两种方法完成了平台的动力学建模，并利用变形后的模型公式，建立了六自由度平台仿真模型，为控制系统软件模型提供了理论支持和仿真基础。其次，在运动学和几何学范畴内，文章以工作空间及奇异分析理论为基础，结合奇异面约束提出了角度工作空间及位姿工作空间的概念，在更加直观描述平台运动特性的同时，得到了保证系统安全运行的安全面约束条件。文章同时得到了平台奇异的几何条件，在理论和仿真上验证了其有效性，并依此奇异条件得到了平台结构参数设计约束的不等式组。再次，在建立等效伺服控制模型的基础上，文章结合飞行仿真实际及理论推导，提出了负载变化的干扰等效方法。为提高系统鲁棒性，设计了带扰动补偿的串级P-PI控制器及干扰延时的全局快速终端滑模控制器，两个抗干扰控制算法在得到理论推演支持的同时，在模型仿真和实际系统中得到了运用。最后结合本文的理论分析，提出了六自由度运动平台控制系统的软硬件实现方案，以功能模块为划分介绍了系统的整体框架和局部细节，并完成了实际系统的初步调试。

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