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并联机构仿真模拟平台能够在实验室中模拟船舶在海洋中的六自由运动,将舰载设备用于仿真模拟平台上能够减少海上试验,具有安全性和经济性。同时针对现在机械和控制技术的发展,学生不仅要掌握相关机械类知识,更应该拓展控制等多方面知识,增强创新能力、动手实践能力。本文研究目的是要研制出六自由度并联综合实验仿真平台,以经典并联Stewart平台为原型结构的教学实验设备。本文主要从硬件和软件两方面入手对6-UPS型并联平台控制系统进行研究,旨在实现一个高速度、高精度的并联仿真模拟平台。首先研究机构的逆运动学、正运动学问题;然后研究机构奇异性问题,求解工作空间;其次建立完整动力学控制模型;最后对平台进行控制系统设计,主要包括软件控制算法和硬件驱动控制部件设计。具体研究工作有以下几个方面:(1)研究6-UPS并联平台的运动学问题。建立其逆解模型,通过软件得到驱动杆长随动平台位姿变化曲线;着重研究其运动学正解问题,利用数值法进行研究,建立了正解数学模型,利用Mathematica软件采用牛顿迭代算法,求得正解结果,提高计算效率,避免漏解现象。(2)研究奇异性和工作空间问题,通过反解方程得到一种雅可比矩阵,求行列式得到奇异性轨迹解析表达式,应用Mathematica软件得到三维奇异轨迹图。然后将奇异性方程作为约束条件应用于求解工作空间中,采用搜索法得到无奇异工作空间。(3)研究控制系统建模及其线性化问题,采用拉格朗日法建立动力学模型,并利用软件其进行计算,得到广义驱动力。然后通过矩阵变换建立控制系统的状态空间方程,编写一种线性化算法得到线性状态空间,为控制系统建立打下基础。(4)根据研究对象采用比例切换法设计常规滑模控制器,通过软件仿真分析控制性能。详细介绍了模糊自适应滑模控制器的设计原理、方法和步骤,并进行软件仿真跟踪分析。得到该智能控制方法保证了控制系统的稳定性和鲁棒性,具有很好的跟踪性能,精度高、误差小、响应快。(5)通过六轴运动控制卡为控制系统硬件核心组建控制系统,设计控制系统的总体结构,各功能部件设计,着重分析运动控制卡与各个硬件功能部件之间的安装与通信连接,搭建一个完整的控制硬件平台。