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六自由度運(yùn)動平臺是由六個伺服電機(jī)帶動電動缸做伸縮變化運(yùn)動，六個電動缸并聯(lián)設(shè)置共同驅(qū)動運(yùn)動平臺。運(yùn)動平臺的每個電動缸都能夠?qū)崿F(xiàn)空間中單獨(dú)的伸縮運(yùn)動，因此控制系統(tǒng)通過對六個電動缸的伸縮量的控制，可以驅(qū)動上平臺完成空間中的六自由度運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)上平臺位姿的改變。六自由度分別指的是平臺沿著x、y、z三個坐標(biāo)軸的平移運(yùn)動，以及繞三個坐標(biāo)軸的φx、φy、φz旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
根據(jù)六自由度平臺的運(yùn)動狀態(tài)，計算出各電動缸的相應(yīng)位置和速度指令信號，從而控制運(yùn)動平臺的動作，保證按照預(yù)定的軌跡運(yùn)動;當(dāng)運(yùn)動平臺到達(dá)要求的位置時，各電動缸的速度指令信號給定為零，運(yùn)動平臺就立刻停下來，達(dá)到了點(diǎn)位控制的目的。
1 位置解算算法
對于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度平臺在運(yùn)動過程中，要保證運(yùn)動的實(shí)時性和正確性，就需要通過對伸縮杠的精確控制來實(shí)現(xiàn)，這就需要引入六自由度平臺的實(shí)時位置正反解算法。所謂六自由度平臺的位置反解，是指由運(yùn)動平臺的空間姿態(tài)求六個伸縮杠的伸縮量。而六自由度的位置正解，是指有六個伸縮杠的伸縮量來求運(yùn)動平臺的空間姿態(tài)。
本次設(shè)計仍然采用位置反解的算法作為六自由度平臺的位置算法。經(jīng)過推算后動平臺的各點(diǎn)坐標(biāo)相對于靜平臺的各點(diǎn)坐標(biāo)的方向轉(zhuǎn)換矩陣表示如下：
其中a，b，c對應(yīng)為動平臺在X軸，Y軸，Z軸三個方向上的位移;對應(yīng)為動平臺繞X軸，Y軸，Z軸三個軸旋轉(zhuǎn)的角度。
2 連續(xù)運(yùn)動規(guī)劃
本設(shè)計將依次完成對YYPT平移、旋轉(zhuǎn)以及X-Y圓周運(yùn)動三種運(yùn)行曲線。
1、平移運(yùn)動：動平臺不對X、Y、Z任一軸做旋轉(zhuǎn)，以平臺中心為控制點(diǎn)，在X、Y、Z任一軸向做往復(fù)軸向運(yùn)動。
2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：以平臺中心位于X-Y平面的原點(diǎn)，并在Z軸行程中心，在X、Y、Z繞任一軸做角度旋轉(zhuǎn)的往復(fù)運(yùn)動。
3、X-Y平面圓周運(yùn)動：YYPT平臺在Z向行程為一半的X-Y平面上，以平臺中心為原點(diǎn)沿所規(guī)劃的圓形軌跡運(yùn)動。其公式為
，其中X、Y分別為圓形在X、Y上的距離，r為所畫圓的半徑，按照此公式計算上平臺的運(yùn)動軌跡。
3 控制策略
采用了位置環(huán)加驅(qū)動器內(nèi)部的速度環(huán)、電流環(huán)相結(jié)合的三環(huán)反饋的控制方法。在控制算法中采用了前饋的算法，使控制效果更平穩(wěn)、更精確。
4 控制軟件
軟件設(shè)計中采用了模塊化、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，將程序分為以下模塊：
1)六通道伺服控制模塊：在1ms伺服周期內(nèi)，采集每個通道的反饋信號，將PID計算的信號對應(yīng)通道輸出，并做必要的限位判斷。
2)六通道PID運(yùn)算模塊：在1ms的伺服周期內(nèi)，將反饋的信號和設(shè)置的信號進(jìn)行PID運(yùn)算，得出輸出信號量。
3)運(yùn)動曲線規(guī)劃模塊：設(shè)置平臺按照規(guī)劃好的曲線方程進(jìn)行運(yùn)動。
4)六通道PID參數(shù)設(shè)置模塊：設(shè)置六支電動缸的PID參數(shù)。
5)數(shù)據(jù)采集及輸出模塊：采集編碼器的反饋數(shù)據(jù)并根據(jù)PID計算出的結(jié)果輸出相應(yīng)的脈沖量。
5 軟件流程框圖
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