液压驱动六自由度并联机构模态空间控制器解析设计方法技术

本发明专利技术提供了一种液压驱动六自由度并联机构模态空间控制器解析设计方法，通过系统结构参数直接计算出模态矩阵，通过模态矩阵变换将六自由度强耦合多输入多输出系统转换为模态空间内六个解耦的单输入单输出系统，并结合液压动压反馈技术，设计出模态空间动压反馈控制器的各参数，不仅解决了系统的耦合问题，而且使得解耦后的各模态空间通道达到了最优的控制性能。本发明专利技术设计方法只与系统结构参数相关，使得模态解耦控制器适用范围大大增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机电及液压伺服控制领域，具体是ー种基于动压反馈的。
技术介绍
六自由度并联机构由于具有刚度高，承载能力大，精度高的特点，使其在航空航天、汽车测试及エ业生产等领域得到了广泛的应用。六自由度液压并联机构是由6个直线液压缸、一个运动平台及ー个固定平台构成的封闭多链式结构。其主要实现单自由度及多 自由度空间中各种给定信号的精确控制，由于系统的强非线性动力学特性，使得系统在物理空间内各自由度之间存在强耦合性，这种强耦合性使传统的铰点空间单通道PID控制方法的控制品质严重降低。目前国内外学者在研究系统耦合特性的基础上，提出了多种解耦控制方法，如模态解耦控制、基于模型的控制、完整动力学前馈控制及近似反馈线性化控制等。模态解耦控制由于其物理意义明确，能有效的将多输入多输出(MMO)耦合系统转换为无耦合的单输入单输出(SISO)系统而受到广泛的关注，文献“Decoupled Control ofFlexure-Jointed Hexapods using Estimated Joint-Space Mass-Inertia Matrix, IEEETransactions on Control Systems Technology, 12 (3), 2004, pp413_421 ”，提供了一种通过关节空间逆质量阵计算模态变换矩阵(简称模态矩阵)U从而实现模态解耦控制的方法。但由于模态矩阵与并联机构结构參数有关，且在大范围运动时计算机实时计算的模态矩阵会发生模态空间切換，严重时甚至造成系统的振荡。这些问题使得模态解耦控制在工程实现上受到了严重限制，远远未能发挥出其潜在的提高系统控制特性的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种模态空间动压反馈控制器及该控制器的控制參数整定算法。本专利技术采用以下技术方案予以实现步骤I :液压驱动六自由度并联机构的设定信号Xtfa经过运动学反解模块后生成六个液压缸的设定长度信号阵I·，与六个液压缸的实际长度信号阵I作差运算，生成偏差矩阵 e, e = Icom-I步骤2 :将偏差矩阵e及六个液压缸的工作压カ信号矩阵1\进行模态空间变换，生成模态偏差矩阵ed及模态工作压カ信号矩阵Pd，ed = UTe, Pd = UtPl,此步骤是模态控制的关键所在，通过模态空间变换后，强耦合MMO控制系统转化为模态空间中6个无耦合SISO系统，即工程人员可运用熟悉的古典控制理论对系统进行校正。步骤3 :在模态空间内进行比例及动压反馈控制，控制律为h = + Kdp ~c— Prf步骤4 :将模态电流信号矩阵id经过模态空间变换转化为实际伺服阀电流给定信号矩阵i输出六个伺服阀，i=Uid。各个伺服阀驱动相应的液压缸进行伸出或缩回动作，完成控制。其完整的模态控制器结构为权利要求1 一种，其特征在于方法如下 步骤I :六自由度液压并联机构的设定信号Xdrai经过运动学反解模块后生成六个液压缸的设定长度信号阵1·，与六个液压缸的实际长度信号阵I作差运算，生成偏差矩阵e，e全文摘要本专利技术提供了一种，通过系统结构参数直接计算出模态矩阵，通过模态矩阵变换将六自由度强耦合多输入多输出系统转换为模态空间内六个解耦的单输入单输出系统，并结合液压动压反馈技术，设计出模态空间动压反馈控制器的各参数，不仅解决了系统的耦合问题，而且使得解耦后的各模态空间通道达到了最优的控制性能。本专利技术设计方法只与系统结构参数相关，使得模态解耦控制器适用范围大大增加。文档编号G05B13/04GK102662327SQ20121015488公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日专利技术者何景峰, 佟志忠, 姜洪洲, 田体先 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田体先，姜洪洲，何景峰，佟志忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：