[發(fā)明專利]液壓驅(qū)動六自由度并聯(lián)機構(gòu)模態(tài)空間控制器解析設(shè)計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210154881.3
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102662327A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田體先;姜洪洲;何景峰;佟志忠
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機電及液壓伺服控制領(lǐng)域，具體是一種基于動壓反饋的液壓驅(qū)動六自由度并聯(lián)機構(gòu)模態(tài)空間控制器解析設(shè)計方法。

背景技術(shù)

六自由度并聯(lián)機構(gòu)由于具有剛度高，承載能力大，精度高的特點，使其在航空航天、汽車測試及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。六自由度液壓并聯(lián)機構(gòu)是由6個直線液壓缸、一個運動平臺及一個固定平臺構(gòu)成的封閉多鏈式結(jié)構(gòu)。其主要實現(xiàn)單自由度及多自由度空間中各種給定信號的精確控制，由于系統(tǒng)的強非線性動力學特性，使得系統(tǒng)在物理空間內(nèi)各自由度之間存在強耦合性，這種強耦合性使傳統(tǒng)的鉸點空間單通道PID控制方法的控制品質(zhì)嚴重降低。目前國內(nèi)外學者在研究系統(tǒng)耦合特性的基礎(chǔ)上，提出了多種解耦控制方法，如模態(tài)解耦控制、基于模型的控制、完整動力學前饋控制及近似反饋線性化控制等。模態(tài)解耦控制由于其物理意義明確，能有效的將多輸入多輸出(MIMO)耦合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為無耦合的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)而受到廣泛的關(guān)注，文獻“Decoupled?Control?of?Flexure-Jointed?Hexapods?using?Estimated?Joint-Space?Mass-Inertia?Matrix，IEEE?Transactions?on?Control?Systems?Technology，12(3)，2004，pp413-421”，提供了一種通過關(guān)節(jié)空間逆質(zhì)量陣計算模態(tài)變換矩陣(簡稱模態(tài)矩陣)U從而實現(xiàn)模態(tài)解耦控制的方法。但由于模態(tài)矩陣與并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，且在大范圍運動時計算機實時計算的模態(tài)矩陣會發(fā)生模態(tài)空間切換，嚴重時甚至造成系統(tǒng)的振蕩。這些問題使得模態(tài)解耦控制在工程實現(xiàn)上受到了嚴重限制，遠遠未能發(fā)揮出其潛在的提高系統(tǒng)控制特性的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種模態(tài)空間動壓反饋控制器及該控制器的控制參數(shù)整定算法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

步驟1：液壓驅(qū)動六自由度并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)定信號x_dex經(jīng)過運動學反解模塊后生成六個液壓缸的設(shè)定長度信號陣l_com，與六個液壓缸的實際長度信號陣l作差運算，生成偏差矩陣e，e＝l_com-l

步驟2：將偏差矩陣e及六個液壓缸的工作壓力信號矩陣P_L進行模態(tài)空間變換，生成模態(tài)偏差矩陣e_d及模態(tài)工作壓力信號矩陣P_d，e_d＝U^Te，P_d＝U^TP_L，此步驟是模態(tài)控制的關(guān)鍵所在，通過模態(tài)空間變換后，強耦合MIMO控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模態(tài)空間中6個無耦合SISO系統(tǒng)，即工程人員可運用熟悉的古典控制理論對系統(tǒng)進行校正。

步驟3：在模態(tài)空間內(nèi)進行比例及動壓反饋控制，控制律為：

id=Kaed+Kdpτcsτcs+1Pd]]>

步驟4：將模態(tài)電流信號矩陣i_d經(jīng)過模態(tài)空間變換轉(zhuǎn)化為實際伺服閥電流給定信號矩陣i輸出六個伺服閥，i＝Ui_d。各個伺服閥驅(qū)動相應(yīng)的液壓缸進行伸出或縮回動作，完成控制。

其完整的模態(tài)控制器結(jié)構(gòu)為：