專利名稱：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
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電及液壓伺服控制領(lǐng)域，具體是ー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、汽車測試及エ業(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、一個運動平臺及ー個固定平臺構(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(xué)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(xué)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(xué)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(MMO)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 ofFlexure-Jointed Hexapods using Estimated Joint-Space Mass-Inertia Matrix, IEEETransactions 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I :液壓驅(qū)動六自由度并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)定信號Xtfa經(jīng)過運動學(xué)反解模塊后生成六個液壓缸的設(shè)定長度信號陣I·，與六個液壓缸的實際長度信號陣I作差運算，生成偏差矩陣 e, e = Icom-I步驟2 :將偏差矩陣e及六個液壓缸的工作壓カ信號矩陣1\進行模態(tài)空間變換，生成模態(tài)偏差矩陣ed及模態(tài)工作壓カ信號矩陣Pd，ed = UTe, Pd = UtPl,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MMO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h = + Kdp ~c— Prf步驟4 :將模態(tài)電流信號矩陣id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=Uid。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
權(quán)利要求
1 一種液壓驅(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，其特征在于方法如下 步驟I :六自由度液壓并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)定信號Xdrai經(jīng)過運動學(xué)反解模塊后生成六個液壓缸的設(shè)定長度信號陣1·，與六個液壓缸的實際長度信號陣I作差運算，生成偏差矩陣e，e
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液壓驅(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，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)直接計算出模態(tài)矩陣，通過模態(tài)矩陣變換將六自由度強耦合多輸入多輸出系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為模態(tài)空間內(nèi)六個解耦的單輸入單輸出系統(tǒng)，并結(jié)合液壓動壓反饋技術(shù)，設(shè)計出模態(tài)空間動壓反饋控制器的各參數(shù)，不僅解決了系統(tǒng)的耦合問題，而且使得解耦后的各模態(tài)空間通道達到了最優(yōu)的控制性能。本發(fā)明設(shè)計方法只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)，使得模態(tài)解耦控制器適用范圍大大增加。
文檔編號G05B13/04GK102662327SQ20121015488
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者何景峰, 佟志忠, 姜洪洲, 田體先 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)