stewart并联机构特性及自适应控制研究

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1、硕士学位论文Stewart并联机构特性及自适应控制研究RESEARCHONMECHANISMCHARACTERISTICANDADAPTIVECONTROLOFSTEWARTPLATFORM谭健哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TH137.7学校代码：10213国际图书分类号：681.5.012密级：公开工学硕士学位论文Stewart并联机构特性及自适应控制研究硕士研究生：谭健导师：许宏光教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TH137.7SchoolCode:10213U.D.C.:681.5.012SecurityClassification:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMECHANISMCHARACTERISTICANDADAPTIVECONTROLOFSTEWARTPLATFORMCandidate:TanJianSupervisor:ProfXuHongguangAssociateDegreeAppliedfor:Masterof

3、EngineeringSpecialty:MechanicalandElectricalAffiliation:EngineeringSchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要自Stewart并联机构诞生以来，因其结构紧凑、负载大、刚度高等因素使其在运动模拟器上得到了广泛的应用。本文根据性能指标对6-UCU型Stewart并联机构进行结构设

4、计，并对该结构的性能特点和控制策略进行了研究。首先，根据运动参数确定Stewart并联机构单自由度方向的运动轨迹。然后利用影响系数法对Stewart并联机构进行运动学反解，并进行单刚体动力学建模。根据位姿反解，设计满足运动性能的Stewart并联机构。对所设计的Stewart并联机构进行三维建模，并在Adams中进行运动学仿真。其次，鉴于Stewart并联机构相对于串联机构有工作空间小的特点，本文在考虑支链行程、支链干涉和虎克铰角度限制三个因素的基础上对所设计的Stewart并联机构的工作空间进行研究，并将三个因素对工作空间

5、的影响进行分析。同时，在Adams中对Stewart并联机构进行振动模态分析，对各个支链和平台自由度之间的振动关系进行研究。再次，对称阀控制非对称缸驱动的Stewart并联机构进行控制系统数学建模。根据控制系统传递函数和运动学反解搭建Simulink模型，并将之结合Adams动力学进行联合仿真。针对仿真过程中系统在各个自由度上的阻尼比小且不同这一问题，本文采用动压反馈进行校正，并对各个自由度的响应特性进行分析。最后，鉴于普通PID控制参数为固定值，难以适应Stewart自身非线性、变参数等特点，本文提出模型参考自适应的方法对

6、PID参数进行整定，使控制器具有一定的自适应性和抗干扰性。文章对该控制算法进行Simulink和Adams联合仿真，通过仿真得出所设计的控制器在响应速度和抗干扰能力等方面优于传统PID控制器。关键词：Stewart并联机构；工作空间分析；联合仿真；自适应控制–I–AbstractAbstractSincetheStewartparallelmechanismwasborn,itsstructurehasbeenwidelyapplyingtothefieldofmotionsimulator,byvirtueofitsadv

7、antagesofhighloadingcapability,highstiffness,highforce-to-weightratio,compactstructureandsoon.Inthispaper,atypeof6-UCUStewartisdesignedaccordingtotheperformanceindex,andtheStewartplatformmechanismcharacteristicsandcontrolstrategyarestudied.Firstly,accordingtothemot

8、ionparameters,thetrajectoryalongunidirectionoftopplatformisdetermined.Then,theinversekinematicsoftheStewartparallelmechanismiscarriedoutbyusingth