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《西安电子科技大学》 2002年
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大射电望远镜精调Stewart平台的优化、分析与控制

苏玉鑫  
【摘要】: 本文依托新一代大射电望远机电光一体化创新设计方案,针对馈源指向跟踪系统高精度轨迹跟踪要求,以精调Stewart平台为研究对象,进行了6自曲度并联机器人的运动学优化设计、动力学分析与奇异性分析,设计了强鲁棒性自抗扰控制器实现高精度轨迹跟踪控制;提出了新一代大射电望远镜馈源指向跟踪系统轨迹跟踪独立控制策略、轨迹规划策略和控制模型;50米缩比模型实验验证了轨迹跟踪控制策略与方法的工程有效姓和可行性。具体内容如下: 1.以并联机器人Jacobian矩阵的条件数为优化设计的目标函数,提出了基于遗传算法的并联机器人最优运动学性能结构参数优化设计方法,采用实值遗传算法,对精调Stewart平台进行了优化设计,得到了最优运动学的精调Stewart平台结构参数,为实现新一代大射电望远镜馈源指向跟踪系统高精度轨迹跟踪控制奠定了坚实的基础。 2.应用虚功原理方法,建立了6自由度并联机器人的动力学分析模型,获得了精调Stewart平台各变位执行器的广义驱动力,为数值仿真分析馈源指向跟踪系统两组成子系统之间的动力学耦合问题奠定了理论基础。 3.提出了基于遗传算法的并联机器人奇异性分析方法,将机器人的奇异性分析转化为在可达工作空间内寻找Jaeobian矩阵行列式平方最小值问题,有效地解决了并联机器人奇异性分析问题。若该最小值不为零,则可以确切地说,该并联机器人不会发生奇异;否则,就会发生奇异。采用实值遗传算法对优化的精调Stewart平台进行了奇异性分析,证明了所设计的精调Stewart平台在工作空间内不会发生奇异。 4.采用分散控制策略实现6自由度精调Stewart平台高精度轨迹跟踪控制,在机器人关节空间设计了强鲁棒性的自抗扰控制器(ADRC),应用非线性跟踪微分器获得了在测量噪声和未知扰动情况下的高质量微分信号;将影响伺服精度的非线性摩擦视为对被控系统的未知外扰,通过扩张状态观测器实现了不基于任何模型的非线性摩擦补偿;并采用非线性PD合成控制作用,进一步确保了高精度的实现。数值仿真和实验结果验证了所设计的ADRC方法的工程有效性。而且,相关方法可以应用到其它高精度伺服系统的控制中。 5.基于第三章的动力学分析结果,数值仿真分析了新一代大射电望远镜馈源指 一 向跟踪系统两组成子系统之间的动力学耦合问题。提出了新一代大射电望远 镜馈源指向跟踪系统高精度轨迹跟踪独立控制策略,将粗、精调子系统之间 的动力学耦合作用视为对精调子系统的未知外扰,通过强鲁棒性的精调子系 统的自抗扰控制器实现整个大系统的高精度轨迹跟踪控制。提出了相应的简 单易行的轨迹规划策略和跟踪控制模型。通过新一代大射电望远镜馈源指向 跟踪系统50米缩比模型,实验验证了控制策略与方法的工程有效性响行 性。为将来建造500米的新一代大射电望远镜先导模型扫清了关键技格碍 之一。而且,本文所提的独立控制策略、自抗扰控制方法、轨迹规划策略和 运动控制模型,为速度要求较低的其它宏一微机器人系统的眈度轨迹础控 制提供了一个可行的控制方案。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TH743

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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8 訾斌;段宝岩;黄进;;大射电望远镜馈源柔索支撑系统的建模与控制[J];西安交通大学学报;2006年06期
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1 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 杜敬利;超大型天线馈源索支撑系统与索网主动主反射面的力学分析与优化设计[D];西安电子科技大学;2006年
4 印松;交互式自行车模拟器运动及力觉提示系统研究[D];上海交通大学;2007年
5 訾斌;超大型天线馈源指向跟踪系统的力学分析及控制研究[D];西安电子科技大学;2007年
6 段学超;柔性支撑Stewart平台的分析、优化与控制研究[D];西安电子科技大学;2008年
7 程佳;并联4TPS-1PS型电动稳定跟踪平台的特性及控制研究[D];浙江大学;2008年
8 杨永刚;6-PRRS并联机器人关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 李艳;二自由度冗余驱动并联机器人的动力学建模及控制研究[D];山东大学;2010年
10 施昕昕;基于电磁直线执行器的运动控制技术研究[D];南京理工大学;2012年
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1 徐巍巍;柔性支撑Stewart平台的力学分析与控制研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 訾斌;超大型天线舱索结构的动力学分析与控制[D];西安电子科技大学;2006年
3 王朋;新型六自由度并联机器人工作空间研究[D];西安建筑科技大学;2006年
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6 张战国;大射电望远镜精调平台控制系统软件设计与实验[D];西安电子科技大学;2008年
7 莫春晓;基于LabVIEW的Stewart平台控制及实现[D];西安电子科技大学;2009年
8 董杰;大射电望远镜AB轴平台控制系统软件设计及开发[D];西安电子科技大学;2010年
9 王飞;大射电望远镜AB轴与精调平台运动控制系统研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 宋盾兰;一种混联六自由度精密运动平台的设计研究[D];吉林大学;2013年
【参考文献】
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7 苏玉鑫,段宝岩,南仁东;迭代初值对Stewart型平台位置正解精度的影响[J];机械科学与技术;2001年02期
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10 黄田,汪劲松,WhitehouseDJ;Stewart并联机器人局部灵活度与各向同性条件解析[J];机械工程学报;1999年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 路子贇;一种CMAC神经网络的直接地址映射[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
2 高洪;赵韩;;并联机器人机构学理论研究综述[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年01期
3 汪雨萌;钱桦;谭月胜;周满平;;五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用[J];安徽农业科学;2012年03期
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7 苏鹏;何广平;;单腿跳跃机器人动力学建模与仿真验证[J];北方工业大学学报;2011年03期
8 温庆荣,方跃法;一种新型4自由度并联机器人自由度分析[J];北方交通大学学报;2003年04期
9 姜虹;蔡永琳;王小椿;;一种并联机构结构误差识别与修正的新算法[J];北京交通大学学报;2007年01期
10 李坤全;方跃法;;改进遗传算法在6-RSS并联机器人机构设计中的应用[J];北京交通大学学报;2008年04期
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1 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
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3 刘志刚;李世华;;永磁同步电机的二阶自抗扰控制算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;;靶定位并联机器人控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 孙立宁;李长峰;曲东升;刘彦武;;ICF精密并联机器人系统的研制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 李云;薛松;龙志强;;基于跟踪微分器的磁浮列车悬浮系统传感器主动容错控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 龙志强;李云;王旭;;基于自抗扰控制的磁浮列车自动驾驶算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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1 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
6 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
7 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
8 徐志鹏;高压气动比例减压阀的结构优化与特性研究[D];浙江大学;2010年
9 皮阳军;电液伺服并联六自由度舰船运动模拟器轨迹跟踪控制及其应用研究[D];浙江大学;2010年
10 李雨桐;并联机构运动奇异性及其动态稳定性研究[D];浙江大学;2010年
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1 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
2 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
4 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
5 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
6 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
7 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
9 刘健洪;基于ARM和CAN总线的染色机温度控制系统研究[D];浙江理工大学;2010年
10 张祖华;2-PPa移动并联机构运动学设计[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 蔡宏儒,林宏图;索网结构动力松弛法找形的研究应用[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 白志富,韩先国,陈五一;基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J];北京航空航天大学学报;2004年01期
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9 老大中,刘艳芬,李东海,唐多元;基于Monte-Carlo方法的自抗扰控制系统优化设计[J];北京理工大学学报;2004年03期
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1 王文利;大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制[D];西安电子科技大学;2001年
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1 朱磊;基于自抗扰控制技术的某坦克炮控系统应用研究[D];南京理工大学;2011年
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9 翟天嵩;大射电望远镜悬索馈源定位系统的控制策略及相关硬件平台的研究与实现[D];西安电子科技大学;2005年
10 胡国胜;6-SPS型并联机器人的工作空间分析及奇异性研究[D];东华大学;2005年
【二级引证文献】
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3 刘步才;陈劲杰;刘子召;刘振华;;3-RRR并联机器人的精度分析与仿真[J];工业控制计算机;2011年12期
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5 夏志清;吴新建;;基于前馈补偿的并联型光电设备稳定平台伺服控制[J];光学与光电技术;2013年01期
6 刘攀;邱海华;;并联型光电设备稳定平台运动控制研究[J];光学与光电技术;2013年04期
7 李鹏;顾宏斌;吴东苏;;基于头部运动要求的六自由度头盔伺服系统尺寸优化设计及其方法[J];航空学报;2011年04期
8 潘芳伟;卢菊洪;贺利乐;;基于模糊遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析[J];机床与液压;2009年01期
9 王建平;彭凯;;基于ADAMS的一种新型六自由度并联机构的参数分析与仿真[J];机械传动;2011年05期
10 王朋;段志善;贺利乐;潘芳伟;;新型六自由度并联机器人工作空间分析[J];机械科学与技术;2007年04期
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1 刘攀;绳索牵引机器人及虚拟重力系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 皮阳军;电液伺服并联六自由度舰船运动模拟器轨迹跟踪控制及其应用研究[D];浙江大学;2010年
3 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
4 王志军;基于激光雷达测量原理的火箭推力线测量技术研究[D];长春理工大学;2011年
5 沈浩;蝶形半导体激光器自动化封装的关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 于影;舰船航行纵向补给对接技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 潘晓彬;表面粗糙度测量关键技术研究[D];浙江大学;2011年
8 范良志;串并联HIFU肿瘤治疗原型机的机构设计、运动控制和运动学参数标定[D];华中科技大学;2005年
9 訾斌;超大型天线馈源指向跟踪系统的力学分析及控制研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 杨永刚;6-PRRS并联机器人关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
2 赵洪全;3-DOF并联机器人传动性能研究[D];天津理工大学;2010年
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4 简幼锋;索网结构的力学分析与网面调整研究[D];西安电子科技大学;2011年
5 秦秀;三维数控并联雕刻机的虚拟样机技术[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 罗二娟;耦合型3自由度并联舰载稳定平台研究[D];燕山大学;2011年
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10 闫飞飞;电动缸的测试系统设计及建模[D];中国科学技术大学;2010年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 苏玉鑫;大射电望远镜精调Stewart平台的优化、分析与控制[D];西安电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 崔勇;Stewart平台六维力传感器及其标定系统的设计[D];燕山大学;2006年
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