宏%2f微双驱动并联定位平台控制系统设计及误差分析

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1、AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheControlSystemDesignandErrorAnalysisofmacro/microDual-drivePositioningPlatformSubmittedbyPeiJingyuSupervisedbyLiuFanghuaJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2015万方数据摘要宏/微双驱动并联定位平台的定位精度是一项重要技术指标，而影响定位

2、精度的因素主要有两个：1、伺服系统的控制精度；2、机械传动过程中所能保证的精度。本课题基于实验室设计的六自由度宏/微双驱动并联定位平台，以宏平台和微平台为主要对象，在建立运动学和动力学模型的基础上，设计宏了平台和微平台的控制策略，尽量消除控制系统的稳态误差；分析了宏平台的机构误差，微平台的柔性误差。最后，基于粒子群算法针对宏平台的机构误差进行了补偿。具体研究工作如下：机构总体介绍。简要阐述了六自由度宏/微双驱动并联定位平台的整体结构和具体实施方案等。在此基础上确定了本文的主要研究对象为宏平台与微平台，并基于Stewart并联机构建立了宏平台与微平台的逆运动学模型，采用

3、宏平台设计参数结合MATLAB软件做了数值仿真。宏平台为6-SPS型Stewart并联机构。因此，在逆运动学的基础上，利用拉格朗日法建立机构的理想动力学模型，并基于MATLAB软件利用宏平台设计参数进行数值仿真。然后，在机构关节中加入“库伦-粘滞‖摩擦模型，建立含有关节摩擦的动力学模型，并迭代求解。设计宏平台、微平台的伺服控制系统，宏平台采用阀控液压驱动，基于模糊PID设计了宏平台的伺服控制系统；微平台采用电压型压电陶瓷驱动，针对微平台的低频工作场合，采用积分分离PID设计了微平台的伺服控制系统。最后，利用MATLAB/Simulink分别做了仿真分析。对宏平台和微平

4、台进行误差分析。由于宏平台在工作过程中有间隙误差，利用矩阵微分法构建宏平台误差模型，分析机构误差对宏平台机构末端位姿误差影响的特性，并利用ADAMS对含误差的机构进行仿真。由于微平台上、下铰链间均采用柔性铰链连接，依靠弹性铰支杆变形实现末端平台的运动，因此微平台不含有铰链间隙，但会带来柔性误差。本文利用Abaqus建立柔性体支杆，利用ADAMS导入Abaqus所建立的柔性体支杆，建立带有柔性上支杆的微平台虚拟样机模型，进而分析微平台的柔性误差。针对宏平台的机构误差，本文对机构末端位姿误差进行补偿，综合考虑了误差模型中的各个误差源。采用PSO算法补偿宏平台所带来的机构误

5、差，机构间位置和姿态的误差存在耦合关系，利用MATLAB软件进行PSO算法建模计算，求解驱动杆在给定轨迹下输入参数的补偿量，实现宏台的末端位姿误差补偿。关键字：宏/微双驱动并联定位平台；拉格朗日动力学分析；伺服控制系统；机构误差万方数据分析；柔性误差分析；误差补偿；粒子群算法万方数据AbstractAbstractThepositioningaccuracyofmacroandmicrodual-driveparallelpositioningplatformisanimportanttechnicalindicators.Therearetwofactorsaffe

6、ctingthepositionaccuracy:1.thecontrolaccuracyofcontrolsystem;2theaccuracyofmechanicaltransmission.BasedonthisstudyDOFmacroandmicrolaboratorywhichdesignedbythelaboratory.Accordingtothemacroandmicroplatform,webuildingthekinematicsanddynamicsmodelanddesignedthecontrolpolicyofthemacroplatfo

7、rmandmicroplatform.Trytoeliminatethestaticerrorofmacroplatformandmicroplatform.Then,analysistheflexibleerrorofmicroplatformandthemechanismerrorofmacroplatform.Finally,usingtheparticleswarmoptimizationtocompensatethemacroerrors.Specificstudiesareasfollows:Agencyoverview.Brieflyd