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基于LabVIEW的Stewart平台控制及实现

作　者: 莫春晓
导　师: 陈光达
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 大射电望远镜 Stewart平台 LabVIEW 非线性PID控制 重复控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文基于新一代大射电望远镜光机电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,对精调Stewart平台及其控制策略等问题进行了深入研究;设计了RC-NLPID控制器实现高精度轨迹跟踪控制;从工程实际出发,开发了精调Stewart平台控制系统软件,并进行实验分析。主要内容包括以下三个方面。1.分析了新精调Stewart平台硬件组成,对Stewart平台的运动学逆问题、系统的控制策略及SynqNet分布式运动控制进行了深入探讨。2.研究了非线性PID控制与重复控制理论。非线性PID控制有较强的抗干扰能力,具有较好自适应性和鲁棒性;重复控制具有高精度信号跟踪作用,并能有效抑制周期干扰信号。因此结合非线性PID和重复控制各自优点,设计RC-NLPID控制器,并以单个电动缸伺服系统为控制对象进行了仿真实验,实验结果表明了控制算法的可行性。3. LabVIEW是当前最流行的虚拟仪器软件,其图形化开发环境可以大大提高软件开发的速度。本文根据项目的要求,采用LabVIEW开发了精调Stewart平台控制软件,并详细介绍了LabVIEW与C语言混合开发过程;通过实验验证了控制算法、轨迹规划、软硬件等设计的可靠性和有效性。本文工作从理论和工程两个方面,为实际建造新一代大射电望远镜500米原型打下了坚实的基础。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 大射电望远镜研究背景  7-8
  1.2 LabVIEW简介  8-10
  1.3 本文的主要工作  10-13
第二章 精调Stewart平台及控制系统硬件  13-25
  2.1 引言  13
  2.2 Stewart平台介绍  13-19
    2.2.1 并联机器人特点及发展现状  13-15
    2.2.2 精调Stewart平台系统硬件结构  15-19
  2.3 Stewart平台运动学问题分析  19-21
  2.4 精调Stewart平台控制策略  21-23
    2.4.1 系统总体控制策略  21-22
    2.4.2 SynqNet分布式运动控制  22-23
  2.5 小结  23-25
第三章 基于RC-NLPID的Stewart平台轨迹跟踪控制  25-43
  3.1 引言  25
  3.2 系统的数学建模  25-27
  3.3 基于重复控制补偿的非线性PID控制  27-37
    3.3.1 PID控制综述  27-28
    3.3.2 非线性PID控制原理  28-30
    3.3.3 重复控制基本思想  30-32
    3.3.4 重复控制系统的结构组成  32-36
    3.3.5 RC-NLPID控制器设计  36-37
  3.4 RC-NLPID控制器的仿真与分析  37-41
    3.4.1 阶跃信号响应分析  37-39
    3.4.2 正弦信号响应分析  39-41
  3.5 小结  41-43
第四章 基于LabVIEW的Stewart平台控制系统软件设计  43-65
  4.1 引言  43
  4.2 软件开发环境  43-46
    4.2.1 软件开发综述  43-44
    4.2.2 LabVIEW与VC++6.0 混合编程  44-46
  4.3 软件设计的总体分析  46-56
    4.3.1 控制系统软件需求分析  46-48
    4.3.2 软件各个任务的分析  48-56
  4.4 固定基座Stewart平台控制系统软件设计  56-58
  4.5 柔性支撑Stewart平台控制系统软件设计  58-61
    4.5.1 柔性支撑控制策略  58-59
    4.5.2 柔性支撑Stewart平台控制软件实现  59-61
  4.6 Stewart平台复合控制系统软件设计  61-63
    4.6.1 复合控制策略  61-62
    4.6.2 复合控制软件实现  62-63
  4.7 小结  63-65
第五章 实验结果与分析  65-69
  5.1 实验一:单个电动缸运动精度实验  65-66
  5.2 实验二:轨迹跟踪实验  66-68
  5.3 小结  68-69
第六章 总结与展望  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-76
在读期间研究成果  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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