[發明專利]基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法

在審

• 申請號: 202011298048.7
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112433545A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 岳朝慶;王峰;李洪濤;周鑫;吳棟;張智永;熊飛湍
• 申請（專利權）人: 湖南宇正智能科技有限公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 長沙鑫澤信知識產權代理事務所(普通合伙) 43247
• 代理人: 刁飛

本發明公開了一種基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法，提供六自由度搖擺裝置，包括如下步驟：步驟S10、位置反解，獲取所述六自由度搖擺裝置的初始位姿坐標，通過計算獲取六個所述電缸支腿的伸縮量信息；步驟S20、位置正解，根據六個所述電缸支腿的所述伸縮量信息，采用牛頓?拉夫遜迭代法進行位置正解計算，通過多次采樣、多次計算得到最終的初始迭代值；步驟S30、軌跡規劃，通過定時插補法與正弦加減速控制算法相結合的方式對所述六自由度搖擺裝置進行控制。與相關技術相比，本發明提供的基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法，能夠解決傳統控制發明中存在的運動產生輕微沖擊問題，并提高平臺使用壽命。

技術領域

本發明涉及運動平臺技術領域，尤其涉及一種基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法。

背景技術

斯圖爾特(Stewart)平臺是一個具有較強非線性耦合特征的多輸入、多輸出控制系統，其運動學正反解算法的精度和實時性以及動力學控制的魯棒性的決定其控制系統性能的關鍵，傳動的六軸斯圖爾特平臺控制系統采用計算機+運動控制卡或運動控制器和嵌入式控制器的發明。

目前的斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置一般作為實驗裝置，模擬船只在水中的搖晃姿態，提供六個自由度的運動，最多模擬出三個軸的空間運動。然而，傳統的斯圖爾特平臺在運動時有些容易被忽視的缺點：首先，為了提高機械結構的響應速度和精度，提高控制的增益，導致機械間的磨損加快，并且短期內無法察覺；其次，高增益帶來的瞬時高加速度對整個斯圖爾特平臺裝置產生沖擊，對試驗對象產生一定的影響，不適合提供高精度的試驗條件。因此，由于傳統的線性控制發明在控制周期伊始的偏差過大，導致控制量偏大，造成類似于階躍信號對結構造成沖擊，也正是由于這樣的方式能夠使得相應速度得到提升。

在目前的設備中，在一些要求不高的場合，一般使用梯形加減速或指數型加減速。這兩種發明的優點是運算量小、實現簡單，缺點是在加減速啟停階段，會出現速度突變和加速度突變，對機械系統會產生沖擊。梯形加減速控制算法是指系統在加速時，速度沿固定斜率直線上升，加速度保持不變，速度均勻增加；而在減速時，速度則沿一定斜率直線下降，加速度保持不變，速度均勻下降。傳統的提醒加減速分為三個階段：1)加速過程階段，速度沿固定斜率直線上升：vi+1＝vi+aT(1)式中：vi+1為第i+1個插補周期的速度；vi為第i個插補周期的速度；a為用戶設定的加速度；T為插補周期。2)勻速過程階段，速度保持不變，即vi+1＝vi(2)。3)減速過程階段，速度沿直線下降：vi+1＝vi-aT(3)這種梯形的加減速算法的優點是實現起來簡單，運算量小，適合用于低速、低成本的系統解決方案。但是，因為它采用恒定的加速度，加加速度和加速度的導數0，因而在加減速的起點和終點位置加速度有突變，這也導致在實際的系統中，出現伺服電機的各種震動和噪聲。系統運行不夠平穩等現象。

因此，有必要提供一種能夠解決傳統控制發明中存在的運動產生輕微沖擊問題，并提高平臺使用壽命的基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法來解決上述問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種能夠解決傳統控制發明中存在的運動產生輕微沖擊問題，并提高平臺使用壽命的基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:

一種基于斯圖爾特平臺的六自由度搖擺裝置的加減速方法，提供六自由度搖擺裝置，所述六自由度搖擺裝置包括運動平臺、固定平臺、連接所述運動平臺與所述固定平臺的六個結構完全相同的電缸支腿及與所述電缸支腿連接的伺服電機，所述運動平臺通過第一連接鉸與六個所述電缸支腿的一端連接，所述固定平臺通過第二連接鉸與六個所述電缸支腿的另一端連接，包括如下步驟：

步驟S10、位置反解，獲取所述六自由度搖擺裝置的初始位姿坐標，通過計算獲取六個所述電缸支腿的伸縮量信息；