液压stewart平台控制系统设计大学本科毕业论文

液压Stewart平台控制系统设计（毕业论文）-结论与展望全文总结液压Stewart平台控制系统是本文的主要研究对象。作为驾驶室运动模拟器的主要部件的Stewart平台是典型的并联空间运动机构，通过改变六个可调支腿的长度来实现平台三个方向的旋转与移动。为更好的了解控制系统的机能，本文首先设计了被控对象-Stewart平台的结构。这部分，本文综合平台运动范围和精度两方面的要求确定了上下平台的外接圆半径，并设计了平台关键组成部分-液压缸的结构。本文的主要研究意图就是分析、设计液压Stewart平台控制系统，实现控制系统的稳定性、准确性和快速性。为此，文中对液压伺服系统的组成元件进行了分析、设计及选型，相应的建立了控制系统的传递函数模型。通过MATLAB/Simulink平台对系统进行了仿真分析，并根据仿真结果对系统进行了初步的滞后校正。此外，本文主要设计了PID控制器，通过通过MATLAB仿真分析比较选择适当控制方式并通过试凑法确定PID控制器的参数，保证控制系统稳、准、快的三大基本要求。最后，本文从硬件系统的角度设计了基于CAN总线并以单片机为核心的控制系统，并画出了单片机控制系统的电路图原理图。该控制系统分为上位机和下位机两个控制级别，采用了分布式控制方式。课题展望展望未来发展，Stewart平台将会在各领域中得到更广泛的应用，其控制系统的研究也将有长足的发展与进步。而受时间、精力等的限制，本文虽从被控对象、组成、数学模型和硬件系统等角度对液压Stewart平台控制系统进行了设计，但整体来说还处在设计的初期阶段，为使平台具有更好的运动精度、控制精度，以下几方面还有待改进：优化平台结构设计。本文中设计液压缸结构时采用的受力分析只是采用的简单的理论计算及考虑一定安全系数，分析过于简单。为得到更准确的受力，可以建模并在通过ADAMS仿真实时分析受力，以此为基础优化结构设计。改善控制算法。文中在简单PID控制的范围内进行PID控制器择优设计，但系统的快速性仍有待提高，故可以采用更先进的控制算法，如模糊PID控制、基于神经网络的PID控制。完善软件仿真。本文中有用到MATLAB有关控制系统的仿真，而本文Stewart平台采用的液压驱动，因此还可以建立液压系统模型通过AMESim进行液压伺服系统的仿真，还可以进一步采取AMESim和MATLAB的联合仿真。液压Stewart平台控制系统设计（毕业论文）致谢值此毕业之际，我要表示衷心的感谢。首先，我要感谢担当毕业设计指导的崔玉鑫老师。感谢崔老师在选题方面的帮助，本课题在结合学习兴趣的基础上知识性也很丰富，为接下来的毕业设计创造了一个良好的开端。在接下来的研究学习过程中，崔老师也给予了悉心的指导，将传道授业解惑化为实践，提醒我的不足，拓宽我的视野，同时提升毕业论文“形”和“意”的质量，让我在大学生涯的最后阶段得到一大提升。再者，我要感谢课程设计中不吝指导的秦四成老师和王继新老师，知错而后能改焉。还要感谢电液伺服控制选修课上王昕老师的认真教导以及参观实验时倪涛老师的细心讲解。此外，更要感谢大学学习过程中各位老师的教授，为我的学习研究奠定不可或缺的基础。最后，我也要感谢学习过程中给予我帮助和指点的各位同学以及支持鼓励我的家人。参考文献液压Stewart平台控制系统设计（毕业论文）参考文献[1]唐建林．基于模型的液压六自由度运动平台自适应控制研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009[2]莫春晓．基于LabVIEW的Stewart平台控制及实现[D].西安：西安电子科技大学，2009[3]吴博.基于定量反馈理论的飞行模拟器运动平台控制系统研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2007,6[4]徐文辉，吴盛林，袁立鹏．从误差角度考虑Stewart平台结构参数优化[J].流体传动与控制，2006，7，（4）：51-53[5]徐达伟．液压缸端盖与缸筒的连接形式[J].液压与气动，1987，（4）：39-42[6]王春行．液压伺服控制系统[M].北京：机械工业出版社，1981[7]许贤良.韦文术.液压缸及其设计[M].北京：国防工业出版社，2011[8]欧阳吕卫.电液伺服控制六自由度运动平台联合仿真研究[D].太原：太原理工大学，2010,5[9]李磊.六自由度并联平台位置正解及控制方法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2008,7[10]刘金标，王思伟，牟伟.基于六自由度模拟平台液压控制系统的设计[J].液压与气动，2011，（4）：13-15[11]徐文辉，吴盛林.六自由度Stewart平台液压油路的改进设计[J].机械工程师.2006，（6）：86-87[12]徐文辉.六自由度Stewart平台运动学参数的计算和试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006,6[13]高峰.六自由度运动平台伺服系统研究[D].武汉：华中科技大学，2004,3[14]冯建，赵辉，刘伟文，张永杰，陶若杰.磁致伸缩位移传感器电路系统设计[J].电子测量技术.2010，1，（33）：11-13[15]张利平.液压控制系统及设计[M].北京：化学工业出版社，2006[16]王正林,王胜开，陈国顺，王琪.MATLAB/Simulink与控制系统仿真[M].北京：电子工业出版社，2005[17]高春甫,张宏颖.机电控制系统分析与设计[M].北京：科学出版社，2007[18]熊晓君.自动控制原理试验教程（硬件模拟与MATLAB仿真）[M].北京：机械工业出版社，2009[19]李军.51系列单片机高级实例开发指南[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004[20]冯博琴，吴宁.微型计算机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2007[21]梁来雨．超大型六自由度加载平台系统的研究与实现[D].武汉：华中科技大学，2011[22]袁剑雄，王知行，李兵．Stewart平台结构设计[J].哈尔滨理工大学报，2000[23]张昱鹏.一种大型Stewart平台的设计和分析[D].沈阳：东北大学，2009[24]寇尊权，王多.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2011[25]张建政．并联六维运动重载动态模拟器机构设计与性能研究[D].上海:上海交通大学，2012[26]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005[27]王秋敏.伺服阀控非对称液压缸同步控制系统仿真研究[D].济南：山东大学，2005,10[28]高建树，文家富.六自由度运动平台液压伺服系统的建模与仿真[J].组合机床与自动化加工技术.2011，4，（6）：67-73[29]刘顺安.液压传动与气压传动[M].长春：吉林科学技术出版社，1999[30]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2007[31]常文秀.电工学Ⅱ[M].北京：机械工业出版社，2010[32]高峰.六自由度运动平台伺服系统研究[D].武汉：华中科技大学，2004,3[33]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010[34]R.Vertechy,V.Parenti-Castelli,AFastandRobustMethodfortheSolutionofthe6-3Stewart-GoughPlatformDirectPositionAnalysis.JournalofMechanismsandRobotics.FEBRUARY2009[35]D.Stewart.Aplatformwithsixdegreesoffreedom.Proc.Inct.Mech.Engineers.1965-1966[36]BhaskarDasgupta，T.S.Mruthyunjaya．TheStewartplatformmanipulator：areview[J]．MechanismandMachineTheory,1998，12：4-6．[37]IoannisDavliakos,EvangelosPapadopoulos．Model-basedcontrolofa6-dofelectrohydraulicStewart–GoughPlatform[J]．MechanismAndMachineTheory，2007，12：1385-1396．[38]IoannisDavliakos,EvangelosPapadopoulos．Model-basedcontrolofa6-dofelectrohydraulicStewart–Goughplatform[J]．MechanismandMachineTheory，2008(43)：1385–1400．[39]G.M.Mckinnon.Hydraulicservomechanismsinflightsimulation.Hydraulic&Pneumatics,1981，10附录附录Stewart平台运动分析程序代码（之一）：#definePI3.1416#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){ inti,j,m,n; doubled[7]; doubleD2[7]; doublemax,min; intN_max,N_min; doubleA_1[3],A_2[3],A_3[3],A_4[3],A_5[3],A_6[3]; doublex0=450.0; doubley0=0.0; doublez0=1200.0; doubleH=0.0; doubleP=0.0; doubleQ=0.0; doubler=1200; doubleR=1500; doublea_1[3]={r*cos(PI*52.5/180),r*sin(PI*52.5/180),0};doublea_2[3]={r*cos(PI*67.5/180),r*sin(PI*67.5/180),0};doublea_3[3]={r*cos(PI*172.5/180),r*sin(PI*172.5/180),0};doublea_4[3]={r*cos(PI*172.5/180),-r*sin(PI*172.5/180),0};doublea_5[3]={r*cos(PI*67.5/180),-r*sin(PI*67.5/180),0}; doublea_6[3]={r*cos(PI*52.5/180),-r*sin(PI*52.5/180),0};doubleB_1[3]={R*cos(PI*10/180),R*sin(PI*10/180),0};doubleB_2[3]={R*cos(PI*110/180),R*sin(PI*110/180),0}; doubleB_3[3]={R*cos(PI*130/180),R*sin(PI*130/180),0}; doubleB_4[3]={R*cos(PI*130/180),-R*sin(PI*130/180),0}; doubleB_5[3]={R*cos(PI*110/180),-R*sin(PI*110/180),0}; doubleB_6[3]={R*cos(PI*10/180),-R*sin(PI*10/180),0};doubleT[4][4]={{1,0,0,450},{0,1,0,0},{0,0,1,1200},{0,0,0,1}}; printf("a_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_1[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_2[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_3[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_4[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_5[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",a_6[j]); printf("\n"); printf("B_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_1[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_2[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_3[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_4[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_5[j]); printf("\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",B_6[j]); printf("\n"); printf("T[4][4]\n");for(i=0;i<4;i++) { for(j=0;j<4;j++) printf("%10.2f",T[i][j]); printf("\n"); }for(i=0;i<3;i++) A_1[i]=T[i][0]*a_1[0]+T[i][1]*a_1[1]+T[i][2]*a_1[2]+T[i][3]*1;printf("A_i\n"); for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_1[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_2[i]=T[i][0]*a_2[0]+T[i][1]*a_2[1]+T[i][2]*a_2[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_2[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_3[i]=T[i][0]*a_3[0]+T[i][1]*a_3[1]+T[i][2]*a_3[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_3[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_4[i]=T[i][0]*a_4[0]+T[i][1]*a_4[1]+T[i][2]*a_4[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_4[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_5[i]=T[i][0]*a_5[0]+T[i][1]*a_5[1]+T[i][2]*a_5[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_5[j]); printf("\n"); for(i=0;i<3;i++) A_6[i]=T[i][0]*a_6[0]+T[i][1]*a_6[1]+T[i][2]*a_6[2]+T[i][3]*1; for(j=0;j<3;j++) printf("%10.2f",A_6[j]); printf("\n"); D2[1]=(A_1[0]-B_1[0])*(A_1[0]-B_1[0])+(A_1[1]-B_1[1])*(A_1[1]-B_1[1])+(A_1[2]-B_1[2])*(A_1[2]-B_1[2]); D2[2]=(A_2[0]-B_2[0])*(A_2[0]-B_2[0])+(A_2[1]-B_2[1])*(A_2[1]-B_2[1])+(A_2[2]-B_2[2])*(A_2[2]-B_2[2]); D2[3]=(A_3[0]-B_3[0])*(A_3[0]-B_3[0])+(A_3[1]-B_3[1])*(A_3[1]-B_3[1])+(A_3[2]-B_3[2])*(A_3[2]-B_3[2]); D2[4]=(A_4[0]-B_4[0])*(A_4[0]-B_4[0])+(A_4[1]-B_4[1])*(A_4[1]-B_4[1])+(A_4[2]-B_4[2])*(A_4[2]-B_4[2]); D2[5]=(A_5[0]-B_5[0])*(A