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Stewart型六自由度运动平台(以下简称“六自由度运动平台”)是一种具有六自由运动能力的并联机构,通过控制其六个作动器的长度变化,能够使其上平台在空间中完成六个自由度的运动。该平台刚性好,承载力强,控制精度高,响应速度快,且具备多自由度运动特性,因此被广泛应用于军事领域,工业领域,以及精密仪器制造等领域。 本文以六自由度运动平台研究为背景,首先,阐述了该平台及其控制系统的发展概况和应用前景,简述其研究现状与技术难点,说明了本文对该平台的研究有何意义与创新。其次,通过对六自由度平台的结构特性和工作原理的分析,列出此控制系统应具备的功能,并完成控制系统的总体设计。接着,对平台结构间的运动关系进行深入的研究。研究过程是:在空间中建立坐标系,然后根据已知条件,通过矩阵运算,来描述运动平台上平台在空间中的运动姿态与六个作动器之间的运动关系,得出运动学反解与正解公式,从而建立运动平台的数学模型。随后,根据控制需求和运动分析结果,对运动平台的尺寸等固有参数进行初步的机构设计,对硬件进行市场研究和筛选购买,完成系统的硬件平台的连接与搭建,同时对机械部件进行选择。在硬件系统搭建成功的基础上,基于PC的Windows操作系统,对系统的软件平台进行开发,完成反解算法、控制算法、仿真模型、人机界面的编写,从而实现运动平台的人机交互和高级控制功能,完成整个运动控制系统的搭建。最后,基于搭建完成的控制系统,进行上位机与控制器的联合仿真实验,从而验证算法的正确性,并对实验结果进行分析,对出现的问题进行总结与改进。 本文及其课题以实现六自由度运动平台控制系统的搭建为目标,通过理论研究、硬件搭建、软件编制和仿真分析,成功开发了六自由度运动平台控制系统,并进行了联合仿真实验,验证了运动反解算法和控制算法的正确性。本文研究和搭建的六自由度运动平台控制系统为研发六自由度振动台和摇摆台打下了良好的基础。