六自由度Stewart平臺分散智能控制研究.pdf

1、六自由度Stewart平臺具有多自由度、高剛度、高精度、可模塊化生產(chǎn)等優(yōu)點,隨著國內(nèi)外研究的深入,應用范圍也不斷擴大,其主要應用領域有飛行模擬器、并聯(lián)機床、航空宇航器對接、醫(yī)療器械等多個方面,并要求平臺控制系統(tǒng)具有很高的運動精度以及動態(tài)響應性能,在國防、商業(yè)方面具有重要的戰(zhàn)略價值和意義。與實際物體相比,它具有可控性、無破壞性、經(jīng)濟性和可靠性等優(yōu)點,因此其應用前景非常廣闊。本論文主要提高六自由度Stewart平臺的運動及控制性能,對Ste

2、wart平臺開展了運動學、動力學以及智能控制等方面相關研究工作。
　　 本文首先對六自由度Stewart平臺的運動學進行了研究,利用神經(jīng)網(wǎng)絡法逼近復雜非線性精確解算法和遺傳算法全局搜索的特點,把二者有機的結合起來,提出了基于遺傳.神經(jīng)網(wǎng)絡的六自由度Stewart平臺運動學正解方法。遺傳算法對原始樣本進行離線全局搜索,得到一個較好的神經(jīng)網(wǎng)絡初始向量,作為第一個階段輸出。結合遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點,第一個階段學習返回的一個次全局最

3、優(yōu)點,被用來作為神經(jīng)網(wǎng)絡第二個階段學習的初始向量來提高位置正解的學習速度及精度。
　　 然后,應用奇異性理論分析Stewart平臺的分岔特性。建立了Stewart平臺的分岔方程,根據(jù)奇異性理論的靜態(tài)分岔條件來判斷機構的分岔點。根據(jù)Stewart平臺在初始點附近的非奇異空間,提出了基于分岔理論的Stewart平臺工作空間計算方法。研究了Stewart平臺的奇異點與驅動杠的桿長關系,給出了相應關系圖。
　　 接著對Stewa

4、rt平臺動力學進行了深入研究,利用拉格朗日方法對Stewart平臺進行動力學建模,給出完整動力學模型,并進一步給出了動力學模型的特性說明。在此基礎上,分析了慣性矩陣的塊對角占優(yōu)特性,研究Stewart平臺關節(jié)空間動力學模型的耦合問題,將Stewart平臺六輸入六輸出系統(tǒng)劃分為三個兩輸入兩輸出子系統(tǒng),建立了子系統(tǒng)動力學模型,削弱了Stewart平臺的強耦合問題。為進一步降低子系統(tǒng)耦合性的干擾,提出了基于逆向力補償?shù)目刂品椒?提高了系統(tǒng)對耦

5、合干擾的抑制能力。
　　 最后,對支持向量機的逆系統(tǒng)控制進行了研究,對六自由度Stewart平臺解耦的三個DIDO子系統(tǒng)動力學模型進行分散控制,提出了一種復合智能控制策略,將模糊控制和支持向量機進行結合。此復合控制策略充分利用支持向量機非線性方程逼近能力,而且發(fā)揮了支持向量機逆控制和模糊控制互補的優(yōu)勢。提出了采用運動學正解的補償方法,并將該方法與復合控制策略應用于Stewart平臺DIDO子系統(tǒng)逆向力補償控制中,并將其與傳統(tǒng)PI