基于VxWorks的六自由度運動平臺控制系統(tǒng)研究.pdf

1、六自由度運動平臺具有剛性大、承載能力強、累積誤差小等特點，被廣泛應(yīng)用在于飛行模擬、汽車制造、船舶以及航空航天等領(lǐng)域。實時控制系統(tǒng)作為六自由度運動平臺運動的關(guān)鍵，已成為近年來研究熱點。為了使六自由度運動平臺能及時、精準(zhǔn)地模擬各種飛行狀態(tài)，本文研究了基于VxWorks實時操作系統(tǒng)的六自由度運動平臺控制系統(tǒng)。
　　本文首先對六自由度運動平臺的運動學(xué)進行詳細(xì)研究，主要針對運動平臺位置反解和位置正解進行分析。首先建立了動坐標(biāo)系和靜坐標(biāo)系之間

2、轉(zhuǎn)換的齊次坐標(biāo)變換陣，然后推導(dǎo)出位置反解的解析解，并在運動學(xué)反解基礎(chǔ)上推導(dǎo)出基于牛頓-泰勒數(shù)值迭代的位置正解算法，此方法收斂速度快，易于計算機編程實現(xiàn)。
　　其次，在控制策略上采用基于運動學(xué)反解的復(fù)合PID控制器對六自由度運動平臺單缸伺服系統(tǒng)進行控制。首先給出液壓缸數(shù)學(xué)模型，然后基于該模型進行PID控制器的設(shè)計；針對液壓控制系統(tǒng)阻尼比較低的問題，在PID控制基礎(chǔ)上設(shè)計了動壓反饋校正環(huán)節(jié)來提高控制系統(tǒng)阻尼和穩(wěn)定性；針對控制系統(tǒng)帶寬小

3、的缺點，在動壓反饋基礎(chǔ)上設(shè)計了前饋補償環(huán)節(jié)提高控制系統(tǒng)的帶寬和動態(tài)性能。經(jīng)過MATLAB控制仿真，設(shè)計的控制器滿足要求。
　　最后，基于VxWorks設(shè)計了一個六自由度運動平臺實時控制系統(tǒng)，并分別對各模塊進行實驗對比與驗證。首先設(shè)計了整個實時控制系統(tǒng)框架，對各任務(wù)安排、系統(tǒng)定時機機制及系統(tǒng)時間、任務(wù)間的數(shù)據(jù)交互分別進行設(shè)計；然后在VxWorks上實現(xiàn)了基于 PCI/ISA總線的AD/DA數(shù)字板卡驅(qū)動程序編寫，并對其精度和實時性進行