[發(fā)明專利]一種三自由度并聯(lián)機構的姿態(tài)閉環(huán)反饋控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110456918.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113119076B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 李小清;戴元風;孫一休
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

1.一種三自由度并聯(lián)機構的姿態(tài)閉環(huán)反饋控制方法，其特征在于，所述三自由度并聯(lián)機構的動平臺和靜平臺之間通過三個電動推桿連接，用于實現(xiàn)橫滾角、俯仰角和偏航角三個姿態(tài)運動，該方法包括以下步驟：

S1.當檢測到動平臺實際姿態(tài)角與目標姿態(tài)角偏差超過預設閾值時，基于姿態(tài)角偏差計算動平臺xyz各軸的當前轉(zhuǎn)矩，根據(jù)動平臺xyz各軸的當前轉(zhuǎn)矩解算出各個電動推桿的出力；

S2.將解算出的各個電動推桿的出力施加到對應電動推桿；

S3.重復步驟S1-S2，直至動平臺實際姿態(tài)角與目標姿態(tài)角偏差未超過設定閾值；

所述根據(jù)動平臺xyz各軸的當前轉(zhuǎn)矩解算出各個電動推桿的出力，包括以下步驟：

（1）根據(jù)動平臺動坐標系下轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系下后動平臺各電動推桿連接點坐標、靜平臺定坐標系下各電動推桿的推力單位力向量坐標、動平臺中心點與靜平臺中心點的距離，確定第一電動推桿三軸方向的等效力臂、第二電動推桿三軸方向的等效力臂、第三電動推桿三軸方向的等效力臂；

（2）通過動平臺xyz各軸的當前轉(zhuǎn)矩和上述等效力臂，解算出各個電動推桿的出力。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中，各等效力臂計算公式如下：

其中，表示靜平臺定坐標系下第個電動推桿的推力單位力向量坐標，表示動平臺動坐標系下轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系下后動平臺第個電動推桿連接點坐標，表示動平臺中心點與靜平臺中心點的距離，。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述動平臺動坐標系下轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系下后動平臺各電動推桿連接點坐標，通過以下方式獲?。?/p>

（1）根據(jù)動平臺實際三軸方向姿態(tài)角，計算旋轉(zhuǎn)矩陣；

（2）根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣，計算動平臺動坐標系上的上平臺各個點轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系的各個點的坐標；

其中，表動平臺動坐標系原點坐標在靜平臺定坐標系中的坐標，表示動平臺動坐標系下轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系下后動平臺第個電動推桿連接點坐標，。

4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各個電動推桿的推力的單位力向量在靜平臺定坐標系下的坐標通過以下方式獲?。?/p>

其中，表示靜平臺定坐標系下下平臺各電動推桿的連接點坐標，表示上平臺各個點轉(zhuǎn)換到靜平臺定坐標系的坐標，表示靜平臺定坐標系下第個電動推桿的推力單位力向量坐標，。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，解算出的三個電推桿的出力的解耦關系式如下：

其中，分別表示動平臺xyz各軸的當前轉(zhuǎn)矩。

6.一種三自由度并聯(lián)機構的姿態(tài)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：計算機可讀存儲介質(zhì)和處理器；

所述計算機可讀存儲介質(zhì)用于存儲可執(zhí)行指令；

所述處理器用于讀取所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲的可執(zhí)行指令，執(zhí)行如權利要求1至5任一項所述的三自由度并聯(lián)機構的姿態(tài)閉環(huán)反饋控制方法。