带有逆向力补偿的Stewart平台自适应鲁棒控制

针对Stewart平台复杂的动力学特性以及参数不确定性,提出了带有逆向力补偿自适应鲁棒控制方法.依据对平台动力学特性的分析,采用Lagrange方法建立了上平台的前向动力学模型,同时利用Newton-Euler法对六连杆部分的动态特性进行逆向力补偿,得到了具有机械系统物理特征,且形式简单的误差动态系统.针对上平台参数摄动、逆向力补偿残量以及未建模动态等各种不确定性,依据耗散性理论设计自适应鲁棒控制器.由于平台动力学方程中形式最为复杂的六连杆动态特性被有效地加以补偿,从而控制器中动力学计算部分得以简化.平台动力学方程中上平台部分物理特征明显,可以方便地构造出合适的李雅普诺夫函数.仿真结果验证了该方法的有效性和分析的正确性.     

仿真转台系统非脆弱鲁棒控制器设计

针对被控对象和控制器同时摄动时的鲁棒控制问题,基于H∞混合灵敏度理论,提出了仿真转台控制系统的非脆弱鲁棒控制器设计方法,研究了采样周期波动引起的控制器不确定性,给出了不确定加权函数的获取方法。将控制器不确定性转化为广义对象的不确定性,通过修改广义对象不确定性权函数和性能权函数,将非脆弱鲁棒控制设计问题转化为H∞混合灵敏度设计问题,采用单纯形方法,对H∞性能指标约束寻优得到非脆弱鲁棒控制器参数。仿真结果表明,当系统负载增加10％和采样周期波动0．2ms时,系统仍满足频响要求且控制量不饱和,证实了非脆弱鲁棒设计方法是有效的。     

基于LPV 方法的Stewart 平台关节空间分散控制

为了提高Stewart 平台关节空间分散控制系统的性能,提出一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV) 方法的控制策略．首先建立了平台关节空间动力学模型;通过分析平台惯性矩阵,指出单支路 子系统等效负载变化以及子系统间的耦合干扰是分散控制需要处理的主要问题．然后将平台惯性矩阵分解为 一个对角阵与一个耦合阵之和,子系统间耦合作用视为对单支路的干扰,从而得到每个子系统的动力学方程． 最后针对子系统等效负载随着上平台运动而在较大范围内变化的特点,引入LPV 控制方法,使控制器参数能 够适应子系统负载变化,减少了保守性．仿真结果表明了所提方法的有效性．     

六自由度Stewart平台四维工作空间搜索方法

针对某型6-DOF Stewart仿真平台绕Z轴转角范围大的要求,提出通过搜索四维工作空间来选择杆长参数的方法.首先将输入的连杆长度均分为若干离散值,6组离散杆长值组合出平台的杆长输入量;然后利用位置正解算法求出对应的上平台位置姿态解,除去其中不满足铰链转角约束和具有奇异位形的解;最后将离散的平台可达位置点组成位置可达空间并划分为若干等体积区域,将每个区域内离散位置点姿态角变化范围的加权函数值作为该区域所有点的第四维坐标.四维工作空间具有可视化的直观效果,其搜索方法简单易行,为某型平台杆长参数的选取提供了依据.     

电动Stewart平台分散子系统不确定性加权函数选择

以降低电动Stewart平台两输入两输出子系统不确定性描述的保守性为目的, 提出一种不确定性加权函数选择方法. 首先通过机理分析, 确定以反馈形式来描述平台子系统中低频的结构不确定性, 并得到具有3个待定参数的加权函数. 然后给出标称模型输出与实验数据相匹配的条件, 由此利用实验数据优化加权函数中的待定参数.最后为方便控制器设计, 将系统不确定性描述化为统一的表达形式. 所提方法在描述系统不确定性时, 尽可能将模型中的已知部分分离出来, 并通过实验数据优化加权函数中的待定参数, 从而使得不确定性描述的保守     

一种基于J-无损分解的性能加权函数优化设计

为了提高伺服系统性能,提出一种基于J-无损分解的性能加权函数优化设计方法.首先,依据闭环系统H_∞范数达到1的设计准则,给出了伺服系统性能加权函数优化设计算法的迭代步骤;其次,利用Bode积分关系以及H_∞最优控制结果全通特性分析了算法的收敛性;最后,基于J-无损分解推导出性能加权函数优化设计的计算公式.所提出的优化设计算法易于迭代计算,能够在较少的迭代步骤内使得闭环系统H_∞范数达到1.仿真实例验证了算法的有效性.     

Stewart平台关节空间惯性矩阵块对角占优分析与判别

分析Stewart平台关节空间动力学模型惯性矩阵块对角占优特性,并给出相应的判别方法.首先使用拉格朗日方法建立平台关节空间动力学模型.然后针对平台几何结构指出一般情况下邻近支路耦合最为强烈,即关节空间动力学模型的惯性矩阵是块对角占优的,并定义反映这种耦合关系的矩阵块对角占优指标.最后给出一种判别平台惯性矩阵在给定工作空间内是否满足块对角占优指标的方法,依据该方法在给定工作空间内选择有限个位置姿态点,若惯性矩阵在这些位姿点处具有块对角占优特性,则可保证给定空间内任意点均具有这种特性.由于Stewart平台具有惯性矩阵块对角占优特性,在研究其控制方法时可将耦合强烈的邻近支路加以整体考虑,即分散控制三个两输入两输出子系统,从而降低传统单输入单输出单通道控制方法的保守性.     

对称6-6 Stewart平台实时位置正解的高效算法

给出了对称6-6 Stewart平台连续运动实时位置正解的3种高效率数值方法。第一种方法对原始的六维非线性方程组进行同解变换后,使用简化的牛顿迭代法求解。第二种方法利用位置反解来求解平台的位置正解,通过引入特殊的矩阵求逆公式提高了计算效率。第三种方法是将非线性方程组由六维降到四维,再采用简化的牛顿迭代法求得数值解。要求正解精度达到10-8情况下,3种算法平均耗时依次为20.46μs、11.67μs和5.99μs,满足了平台运动控制实时解算位姿的要求。     

一种新的六自由度并联机器人分散控制方法

结合六自由度并联机器人机构的特点.提出一种新的分散控制方法.首先依据机构特点指出了关节空间内惯性矩阵块对角占优特性,从而将耦合强烈的邻近支路加以整体考虑,即分散控制3个两输入两输出子系统;然后将惯性矩阵的逆分解为块对角矩阵与耦合矩阵之和,从而得到每个子系统的动力学方程;最后针对子系统负载随机构运动而变化的特点引入线性变参数(LPV)控制方法,降低了使用线性定常控制器的保守性.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于加权函数选择的伺服系统性能优化设计方法

为了尽可能提高伺服系统的性能, 提出一种基于加权函数选择的性能优化设计方法. 首先, 给出性能优化设计问题的描述; 其次, 给出了线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)形式的优化指标; 再次, 提出一种基于加权函数选择的系统性能优化设计迭代算法; 最后, 利用Bode积分关系分析了算法的收敛性. 所提出的系统性能优化设计算法易于迭代计算, 仿真实例验证了算法的有效性.