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并联六自由度运动平台建模及其控制策略研究
| 论文题名： | 并联六自由度运动平台建模及其控制策略研究 |
| 关键词： | 智能船舰运动模拟器;并联六自由度运动平台;位姿反解方程;数学模型;控制策略 |
| 摘要： | 采用并联六自由度运动平台作为大型舞台演艺场景中的智能船舰运动模拟器，产生船舰摇摆动作使舞台效果更加生动真实。目前对并联六自由度运动平台的研究，多数将串联支链直接简化为驱动杆，忽略了串联支链中其他部分对上平台运动的影响，因此在实际平台上产生的误差较大。本文以实际应用在智能船舰运动模拟中的并联六自由度运动平台为研究对象，从串联支链对上平台位姿的影响入手分析，建立位姿反解数学模型和仿真模型，为实际并联六自由度运动平台、的位姿分析及运动控制提供理论依据。 首先，使用D-H表示法建立上平台、下平台以及6条支链的坐标系，引入齐次坐标变换矩阵，分析相邻关节坐标系之间的映射关系，建立上平台位姿反解方程。在Simulink仿真环境中，搭建反解方程的解算模型，通过与实际并联六自由度运动平台机械结构参数进行对比，验证所建立的上平台位姿反解数学模型的正确性。 然后，根据实际并联六自由度运动平台的机械结构以及具体参数，使用MATLAB/SimMechanics工具箱，建立并联六自由度运动平台的三维物理模型。 最后，搭建基于模糊PID控制器控制的平台仿真系统。通过上平台单自由度的升降运动实验以及多自由度组合的横移、偏航、圆周、偏航与圆周等复合运动实验，验证所建立的位姿反解数学模型、Simulink解算模块、模糊PID控制模块以及平台三维物理模型的正确性与适用性。 综上所述，本文建立了应用于智能船舰运动模拟中并联六自由度运动平台的上平台位姿反解数学模型、三维物理模型以及模糊PID控制仿真模型，通过与实际并联六自由度运动平台进行对比，证明了位姿反解方程的正确性以及三维物理模型的合理性。本文所做的工作对实际应用在智能船舰运动模拟中的并联六自由度运动平台的位姿分析和优化控制具有重要的指导意义。 |
| 作者： | 张鑫 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王敏;王莹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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