[发明专利]三自由度球面并联机构姿态闭环控制方法

权利要求书

1.一种三自由度球面并联机构姿态闭环控制方法，控制对象为三自由度球面并联机构，该机构由上平台（2）、三组上连杆（3）、三组下连杆（4）、三组伺服电机（5）、三组支架（6）组成下平台，其特征在于：在所述三自由度球面并联机构前端安装一个姿态传感器（1）实现并联机构姿态闭环控制；在不断检测球面并联机构上平台位姿与目标位姿的偏差下，通过下平台三个伺服电机（5）运动去纠正偏差，直到偏差小于精度要求，闭环控制结束；实现对球面并联机构上平台（2）姿态的精准控制，包括球面并联机构上平台（2）上安装姿态传感器（1）对上平台（2）姿态的实时测量与反馈，采用上平台姿态闭环控制算法对上平台姿态进行闭环控制；

其控制步骤如下：

1）输入上平台（2）将要运动的目标姿态                                               ；

2）将上平台（2）目标姿态代入逆解模型得到下平台三个伺服电机（5）转角；

3）电机控制器控制三个伺服电机（5）转动到相应位置；

4）安装在上平台（2）的姿态传感器（1）检测到实际的姿态；

5）将实际姿态与目标姿态进行比较得到姿态偏差；

6）判断姿态偏差是否满足精度指标要求；

7）如果偏差满足精度要求，闭环控制结束；如果不满足要求通过姿态偏差补偿函数得到偏差补偿值；另一方面实际姿态对系统也有一定的补偿作用，通过当前姿态补偿函数得到当前姿态补偿值；最后将目标姿态、偏差补偿值和当前姿态补偿值相加，得到姿态校正值，重复步骤2到步骤6，将该值代入逆解模型中，重新计算三个伺服电机（5）转角，伺服电机（5）转动到补偿后位置，直至误差在允许范围内。

2.根据权利1所述的三自由度球面并联机构姿态闭环控制方法，其特征在于：所述偏差补偿函数为：

式中，为常数，为一次项系数，为二次项系数；

同样假设单方向姿态实测值补偿函数只由该方向姿态实测值决定，采用二次项方程近似表示两者关系：

式中，式中：——3个姿态角输入值；——3个电机转角输出值； ——姿态测量值；——姿态偏差；——姿态校正后输入值；——逆解模型；——姿态偏差值补偿函数；——姿态实测值补偿函数；

为常数，为一次项系数，为二次项系数；在调试过程中，根据实际控制效果，对式（10）和式（11）中各常数和系数不断地进行调整，以达到最佳的定位精度，系统采用，，，，，，，，，，，，，，，，，。