六自由度运动平台制造技术

本发明专利技术六自由度运动平台涉及机械装置领域，具体涉及六自由度运动平台，包括包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线执行器通过三自由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相连，上平台上设有位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一个自抗扰控制器相连。本发明专利技术提高各执行器的轨迹跟踪精度，将自适应控制和滑模控制有效结合，为了实时补偿扰动，可充分利用力传感器来测量负载扰动作用的大小，能有效提高系统轨迹跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术六自由度运动平台涉及机械装置领域，具体涉及六自由度运动平台，包括包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线执行器通过三自由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相连，上平台上设有位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一个自抗扰控制器相连。本专利技术提高各执行器的轨迹跟踪精度，将自适应控制和滑模控制有效结合，为了实时补偿扰动，可充分利用力传感器来测量负载扰动作用的大小，能有效提高系统轨迹跟踪精度。【专利说明】六自由度运动平台
本专利技术涉及机械装置领域，具体涉及六自由度运动平台。 技术背景 六自由度运动平台的控制，目前通用的有两个分支：分别基于运动学和动力学，在 基于动力学的控制方法中，六自由度运动平台的动力学模型精确度很重要。对实际系统建 立准确的模型很困难，由此带来模型之间的误差，从而降低控制精度。基于运动学的控制策 略，其思想实际上是对单一轴的运动进行控制，便于理解、可操作性强，而动力学模型不再 重要。然而将六自由度运动平台应用于实际时，六个执行器之间存在较强的耦合作用，并且 加载于每个执行器的作用力是不断变化的，六自由度运动平台的机械部分复杂，运动性能 在很大程度上受制于其机械设计尺寸，并且相互之间具有耦合作用和干扰，大大增加了控 制的难度。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术六自由度运动平台性能，提高各执行器的轨迹跟踪精 度，将自适应控制和滑模控制有效结合，为了实时补偿扰动，可充分利用力传感器来测量负 载扰动作用的大小。针对一种小工作范围的六自由度运动平台，采用逆动力学控制方法，该 方法以鲁棒控制为基础，并且不需要精确的动力学模型，计算效率大为提高。设定了相关性 能指标来确保平台的运动性能稳定，同时设计了一种新型控制方法，该方法无需动力学模 型，只需要选择对应的控制器参数，保证平台各次的运动性能指标，如最大超调量及调整时 间、最大稳态误差值和最慢响应时间等，均能符合期望值。 本专利技术包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线执行器通过三自 由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相连，上平台上设有 位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一自抗扰控制器相连。 优选地，自抗扰控制器包括扩张状态观测器、跟踪微分器、非线性状态误差反馈 器，自抗扰控制器的参数p 0.000Z，爲=34冊0,爲=_。 本专利技术提高各执行器的轨迹跟踪精度，将自适应控制和滑模控制有效结合，为了 实时补偿扰动，可充分利用力传感器来测量负载扰动作用的大小，该方法无需动力学模型， 只需要选择对应的控制器参数，保证平台各次的运动性能指标，如最大超调量及调整时间、 最大稳态误差值和最慢响应时间等，均能符合期望值。 【具体实施方式】 本专利技术包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线执行器通过三自 由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相连，上平台上设有 位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一自抗扰控制器相连，自抗扰控制器包 括扩张状态观测器、跟踪微分器、非线性状态误差反馈器，本专利技术中自抗扰控制器的参数 if = 0.0_ 2,，爲=Μ 0隱，爲=wo。 常规自抗扰控制器即ADRC，基于ADRC的轨迹跟踪控制在去除了参考加速度前馈 环节，常规自抗扰控制器的参数值为： hi =0.000 025, hi - 226, β,, ^ 40 000# = 40000? Si= 0.000025, βη = 5 W0jfffl2 = 220 970 ,- 72, Α广 15 967 450, a?_: 0.75, = i .5, A = 〇丨〇〇? 2, #= 0.TO5,爲=30 0册， 爲=10 000。 目标轨迹的选择要考虑到实际系统的跟踪能力，目前常用的做法是选用正弦函 数，由于其各阶导数均是连续变化的，与真实系统的变化情况相吻合，用来作为轨迹跟踪系 统的目标量较为理想。为详细说明MADRC对控制精度的改善效果，将常规ADRC、MADRC以及 PID+FF对正弦轨迹的跟踪性能、系统参数变化和外部扰动的抑制能力进行了对比研究。三 种控制器的正弦轨迹跟踪误差对比，MADRC的轨迹跟踪精度最高，力的机理是采用状态观测 器，而没有用到摩擦力模型。正是存在"先观测、后补偿"，由此带来了状态观测器作用的滞 后。跟踪误差最大值在lum之内。实际系统中摩擦力较为复杂，尤其是速度方向发生改变 时，如误差曲线中的脉冲所示。由于ADRC和MADRC补偿摩擦。 本专利技术提高各执行器的轨迹跟踪精度，将自适应控制和滑模控制有效结合，为了 实时补偿扰动，可充分利用力传感器来测量负载扰动作用的大小，该方法无需动力学模型， 只需要选择对应的控制器参数，保证平台各次的运动性能指标，如最大超调量及调整时间、 最大稳态误差值和最慢响应时间等，均能符合期望值。【权利要求】1. 一种六自由度运动平台，包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线 执行器通过三自由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相 连，上平台上设有位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一个自抗扰控制器相 连。2. 如权利要求1所述六自由度运动平台，其特征在于所述自抗扰控制器的参数为 if = 0.0_ 2,，A = 34 00§，爲=1〇〇。【文档编号】G05B19/18GK104142692SQ201410291771【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日 【专利技术者】刘秋丽 申请人:陕西高华知本化工科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度运动平台，包括设置在底座上的六个电磁直线执行器，所述电磁直线执行器通过三自由度铰链与连杆的一段相连，连杆另一端通过二自由度铰链与上平台相连，上平台上设有位姿传感器，其特征在于所述电磁直线执行器均与一个自抗扰控制器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋丽，
申请(专利权)人：陕西高华知本化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61