基于AMESim的Stewart平台的解耦控制研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hw0303
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在对某飞行模拟器的液压Stewart平台调试时发现,对平台任意单自由度输入正弦信号时,平台除了在输入信号自由度上运动,还会在其它自由度上运动,即产生耦合现象。耦合的存在降低了平台的运动精度,液压Stewart平台作为飞行模拟器驱动系统是飞行模拟器最重要的部分。平台的运动精度直接影响飞行模拟器仿真的逼真度,飞行模拟器作为飞行员训练的必备工具,由于模拟器的逼真度越低,越容易导致飞行员养成错误的操作习惯,增大飞行员引发事故的几率。故有必要采取措施使平台解耦即降低平台的耦合,提高平台的运动精度。本文为降低平台的耦合从平台的控制策略角度出发,对平台的解耦控制策略进行仿真研究,设计平台的解耦控制器。首先,对飞行模拟器的液压Stewart平台做耦合实验,观察平台各自由度运动之间的耦合。本文将针对较大的耦合输出进行解耦控制策略的研究,设计解耦控制器。再对平台进行运动学分析,推导出位置姿态反解的数学表达式,并提出一种易于编程实现的牛顿-拉夫逊迭代算法进行位置姿态正解,用牛顿欧拉法推导了平台动力学方程,建立单通道电液位置伺服系统的数学模型,为接下来进行建立仿真模型以及控制策略的研究奠定基础。之后,由于设计出一个高精度的仿真模型是仿真研究的关键,根据平台动力学方程以及电液位置伺服系统的数学模型运用AMESim建立飞行模拟器的平台的仿真模型,并运用该模型做耦合仿真,对比仿真及实验结果,测试出平台的AMEsim模型具有很高的准确度。最后,为了实现平台的解耦,依次对平台采用PID解耦控制,模糊自整定PID解耦控制,计算力矩解耦控制,并给出各控制策略的控制算法,为了进行确定各控制器的参数以及测试各控制器的解耦效果,运用Simulink以及AMEsim建立平台采用以上三种控制器时控制系统的仿真模型,采用Simulink与AMESim联合仿真的形式进行了耦合仿真研究,确定了各控制器的参数,测试出三种控制策略均可以解耦即减小平台耦合输出,计算力矩解耦控制的解耦效果最佳。该论文有图68幅,表11个,参考文献60篇。
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