液壓stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)大學(xué)本科畢業(yè)論文

液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）-結(jié)論與展望全文總結(jié)液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)是本文的主要研究對(duì)象。作為駕駛室運(yùn)動(dòng)模擬器的主要部件的Stewart平臺(tái)是典型的并聯(lián)空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過改變六個(gè)可調(diào)支腿的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)平臺(tái)三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)與移動(dòng)。為更好的了解控制系統(tǒng)的機(jī)能，本文首先設(shè)計(jì)了被控對(duì)象-Stewart平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。這部分，本文綜合平臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍和精度兩方面的要求確定了上下平臺(tái)的外接圓半徑，并設(shè)計(jì)了平臺(tái)關(guān)鍵組成部分-液壓缸的結(jié)構(gòu)。本文的主要研究意圖就是分析、設(shè)計(jì)液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。為此，文中對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的組成元件進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)及選型，相應(yīng)的建立了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。通過MATLAB/Simulink平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的滯后校正。此外，本文主要設(shè)計(jì)了PID控制器，通過通過MATLAB仿真分析比較選擇適當(dāng)控制方式并通過試湊法確定PID控制器的參數(shù)，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快的三大基本要求。最后，本文從硬件系統(tǒng)的角度設(shè)計(jì)了基于CAN總線并以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，并畫出了單片機(jī)控制系統(tǒng)的電路圖原理圖。該控制系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)控制級(jí)別，采用了分布式控制方式。課題展望展望未來發(fā)展，Stewart平臺(tái)將會(huì)在各領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用，其控制系統(tǒng)的研究也將有長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步。而受時(shí)間、精力等的限制，本文雖從被控對(duì)象、組成、數(shù)學(xué)模型和硬件系統(tǒng)等角度對(duì)液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但整體來說還處在設(shè)計(jì)的初期階段，為使平臺(tái)具有更好的運(yùn)動(dòng)精度、控制精度，以下幾方面還有待改進(jìn)：優(yōu)化平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文中設(shè)計(jì)液壓缸結(jié)構(gòu)時(shí)采用的受力分析只是采用的簡(jiǎn)單的理論計(jì)算及考慮一定安全系數(shù)，分析過于簡(jiǎn)單。為得到更準(zhǔn)確的受力，可以建模并在通過ADAMS仿真實(shí)時(shí)分析受力，以此為基礎(chǔ)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。改善控制算法。文中在簡(jiǎn)單PID控制的范圍內(nèi)進(jìn)行PID控制器擇優(yōu)設(shè)計(jì)，但系統(tǒng)的快速性仍有待提高，故可以采用更先進(jìn)的控制算法，如模糊PID控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制。完善軟件仿真。本文中有用到MATLAB有關(guān)控制系統(tǒng)的仿真，而本文Stewart平臺(tái)采用的液壓驅(qū)動(dòng)，因此還可以建立液壓系統(tǒng)模型通過AMESim進(jìn)行液壓伺服系統(tǒng)的仿真，還可以進(jìn)一步采取AMESim和MATLAB的聯(lián)合仿真。液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）致謝值此畢業(yè)之際，我要表示衷心的感謝。首先，我要感謝擔(dān)當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)的崔玉鑫老師。感謝崔老師在選題方面的幫助，本課題在結(jié)合學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上知識(shí)性也很豐富，為接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一個(gè)良好的開端。在接下來的研究學(xué)習(xí)過程中，崔老師也給予了悉心的指導(dǎo)，將傳道授業(yè)解惑化為實(shí)踐，提醒我的不足，拓寬我的視野，同時(shí)提升畢業(yè)論文“形”和“意”的質(zhì)量，讓我在大學(xué)生涯的最后階段得到一大提升。再者，我要感謝課程設(shè)計(jì)中不吝指導(dǎo)的秦四成老師和王繼新老師，知錯(cuò)而后能改焉。還要感謝電液伺服控制選修課上王昕老師的認(rèn)真教導(dǎo)以及參觀實(shí)驗(yàn)時(shí)倪濤老師的細(xì)心講解。此外，更要感謝大學(xué)學(xué)習(xí)過程中各位老師的教授，為我的學(xué)習(xí)研究奠定不可或缺的基礎(chǔ)。最后，我也要感謝學(xué)習(xí)過程中給予我?guī)椭椭更c(diǎn)的各位同學(xué)以及支持鼓勵(lì)我的家人。參考文獻(xiàn)液壓Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）參考文獻(xiàn)[1]唐建林．基于模型的液壓六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自適應(yīng)控制研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009[2]莫春曉．基于LabVIEW的Stewart平臺(tái)控制及實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2009[3]吳博.基于定量反饋理論的飛行模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2007,6[4]徐文輝，吳盛林，袁立鵬．從誤差角度考慮Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J].流體傳動(dòng)與控制，2006，7，（4）：51-53[5]徐達(dá)偉．液壓缸端蓋與缸筒的連接形式[J].液壓與氣動(dòng)，1987，（4）：39-42[6]王春行．液壓伺服控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981[7]許賢良.韋文術(shù).液壓缸及其設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011[8]歐陽呂衛(wèi).電液伺服控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)聯(lián)合仿真研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2010,5[9]李磊.六自由度并聯(lián)平臺(tái)位置正解及控制方法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2008,7[10]劉金標(biāo)，王思偉，牟偉.基于六自由度模擬平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2011，（4）：13-15[11]徐文輝，吳盛林.六自由度Stewart平臺(tái)液壓油路的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師.2006，（6）：86-87[12]徐文輝.六自由度Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的計(jì)算和試驗(yàn)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006,6[13]高峰.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服系統(tǒng)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2004,3[14]馮建，趙輝，劉偉文，張永杰，陶若杰.磁致伸縮位移傳感器電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù).2010，1，（33）：11-13[15]張利平.液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006[16]王正林,王勝開，陳國(guó)順，王琪.MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005[17]高春甫,張宏穎.機(jī)電控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2007[18]熊曉君.自動(dòng)控制原理試驗(yàn)教程（硬件模擬與MATLAB仿真）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[19]李軍.51系列單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開發(fā)指南[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004[20]馮博琴，吳寧.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007[21]梁來雨．超大型六自由度加載平臺(tái)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：華中科技大學(xué)，2011[22]袁劍雄，王知行，李兵．Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].哈爾濱理工大學(xué)報(bào)，2000[23]張昱鵬.一種大型Stewart平臺(tái)的設(shè)計(jì)和分析[D].沈陽：東北大學(xué)，2009[24]寇尊權(quán)，王多.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011[25]張建政．并聯(lián)六維運(yùn)動(dòng)重載動(dòng)態(tài)模擬器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究[D].上海:上海交通大學(xué)，2012[26]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005[27]王秋敏.伺服閥控非對(duì)稱液壓缸同步控制系統(tǒng)仿真研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2005,10[28]高建樹，文家富.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)液壓伺服系統(tǒng)的建模與仿真[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).2011，4，（6）：67-73[29]劉順安.液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)[M].長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1999[30]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].北京：科學(xué)出版社，2007[31]常文秀.電工學(xué)Ⅱ[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010[32]高峰.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服系統(tǒng)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2004,3[33]沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010[34]R.Vertechy,V.Parenti-Castelli,AFastandRobustMethodfortheSolutionofthe6-3Stewart-GoughPlatformDirectPositionAnalysis.Journ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inti,j,m,n; doubled[7]; doubleD2[7]; doublemax,min; intN_max,N_min; doubleA_1[3],A_2[3],A_3[3],A_4[3],A_5[3],A_6[3]; doublex0=450.0; doubley0=0.0; doublez0=1200.0; doubleH=0.0; doubleP=0.0; doubleQ=0.0; doubler=1200; doubleR=1500; doublea_1[3]={r*cos(PI*52.5/180),r*sin(PI*52.5/180),0};doublea_2[3]={r*cos(PI*67.5/180),r*sin(PI*67.5/180),0};doublea_3[3]={r*cos(PI*172.5/180),r*sin(PI*172.5/180),0};doublea_4[3]={r*cos(PI*172.5/180),-r*sin(PI*172.5/180),0};doublea_5[3]={r*cos(PI*67.5/180),-r*sin(PI*67.5/180),0}; doublea_6[3]={r*cos(PI*52.5/180),-r*sin(PI*52.5/180),0};doubleB_1[3]={R*cos(PI*10/180),R*sin(PI*10/180),0};doubleB_2[3]={R*cos(PI*110/180),R*sin(PI*110/180),0}; doubleB_3[3]={R*cos(PI*130/180),R*sin(PI*130/180),0}; doubleB_4[3]={R*cos(PI*130/180),-R*sin(PI*130/180),0}; doubleB_5[3]={R*cos(PI*110/180),-R*sin(PI*110/180),0}; doubleB_6[3]={R*cos(PI*10/180),-R*sin(PI*10/180),0};doubleT[4][4]={{1,0,0,450},{0,1,0,0},{0,0,1,1200},{0,0,0,1}}; printf("a_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_1[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_2[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_3[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_4[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_5[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_6[j]); printf("\n"); printf("B_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_1[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_2[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_3[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_4[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_5[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_6[j]); printf("\n"); printf("T[4][4]\n");for(i=0;i<4;i++) { for(j=0;j<4;j++) printf("%10.2f",T[i][j]); printf("\n"); }for(i=0;i<3;i++) A_1[i]=T[i][0]*a_1[0]+T[i][1]*a_1[1]+T[i][2]*a_1[2]+T[i][3]*1;printf("A_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_1[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_2[i]=T[i][0]*a_2[0]+T[i][1]*a_2[1]+T[i][2]*a_2[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_2[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_3[i]=T[i][0]*a_3[0]+T[i][1]*a_3[1]+T[i][2]*a_3[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_3[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_4[i]=T[i][0]*a_4[0]+T[i][1]*a_4[1]+T[i][2]*a_4[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_4[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_5[i]=T[i][0]*a_5[0]+T[i][1]*a_5[1]+T[i][2]*a_5[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_5[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_6[i]=T[i][0]*a_6[0]+T[i][1]*a_6[1]+T[i][2]*a_6[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_6[j]); printf("\n"); D2[1]=(A_1[0]-B_1[0])*(A_1[0]-B_1[0])+(A_1[1]-B_1[1])*(A_1[1]-B_1[1])+(A_1[2]-B_1[2])*(A_1[2]-B_1[2]); D2[2]=(A_2[0]-B_2[0])*(A_2[0]-B_2[0])+(A_2[1]-B_2[1])*(A_2[1]-B_2[1])+(A_2[2]-B_2[2])*(A_2[2]-B_2[2]); D2[3]=(A_3[0]-B_3[0])*(A_3[0]-B_3[0])+(A_3[1]-B_3[1])*(A_3[1]-B_3[1])+(A_3[2]-B_3[2])*(A_3[2]-B_3[2]); D2[4]=(A_4[0]-B_4[0])*(A_4[0]-B_4[0])+(A_4[1]-B_4[1])*(A_4[1]-B_4[1])+(A_4[2]-B_4[2])*(A_4[2]-B_4[2]); D2[5]=(A_5[0]-B_5[0])*(A