[发明专利]一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及3-RRR并联平台的控制，尤其涉及一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法。

背景技术

并联机器人相比串联机器人具有高速度、高精度、高承载能力的应用优势，并联机器人的末端动平台可以实现高速运动、精确定位、承载大质量负载。选择并联机器人作为精密定位平台，实现高速、高精度、高效率定位。并联机器人的各个主动关节协调运动使动平台按期望轨迹运动。实际应用中并联平台存在多种非线性因素，减速器的间隙和摩擦、关节间隙、杆件的弹性变形等，由于非线性因素的影响，并联机器人在运动过程中会产生振动，3-RRR并联平台在奇异位形及附近定位时容易引发自激振动。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法，解决现有技术并联平台在运动过程中或定位时的振动问题，使并联平台的运动或定位平稳、精准。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统，包括三个并联分支机构，每个并联分支机构包括一台三相交流伺服电机1、减速器2、一根主动杆4、一根从动杆6；

各个并联分支机构的三相交流伺服电机1分别安装在固定平台的三个安装孔里面，安装孔呈等边三角形分布，三相交流伺服电机1连接减速器2，减速器2安装减速器转动轴3，减速器转动轴3连接主动杆4，主动杆4的另一端通过主动杆转动轴5连接从动杆6，从动杆6的另一端通过从动杆转动轴7连接动平台8，动平台8呈等边三角形；

三个三相交流伺服电机1联合驱动主动杆4，主动杆4带动从动杆6使动平台8按照期望轨迹运动；

三相交流伺服电机1的端部安装增量式编码器，连接Dspace半物理仿真控制卡的编码器信号接口，用于检测三相交流伺服电机1实际位置；

动平台8上设有支架9，支架9上安装两个呈直线分布的三自由度加速度传感器，即，第一三自由度加速度传感器11-1和第二三自由度加速度传感器11-2，用于检测动平台8的两个平动自由度和一个转动自由度方向加速度；主动杆4上分别安装单自由度加速度传感器，即，第一单自由度加速度传感器10-1、第二单自由度加速度传感器10-2和第三单自由度加速度传感器10-3，用于检测主动杆4转动自由度方向加速度；

所述三自由度加速度传感器和单自由度加速度传感器的输出端连接电荷放大器的输入端，电荷放大器输出端连接Dspace半物理仿真控制卡的A/DC接口；三相交流伺服电机1通过伺服驱动器与Dspace半物理仿真控制卡的I/O接口连接；

所述单自由度加速度传感器安装在主动杆4、距离主动杆转动轴5轴心180mm的中心位置；

所述第一三自由度加速度传感器11-1安装在动平台8的中心，第二三自由度加速度传感器11-2安装在y轴正方向距离动平台8中心40mm的位置。

所述三自由度加速度传感器和单自由度加速度传感器，均为压电式电荷输出型加速度传感器；

上述基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：Dspace半物理仿真控制卡发送控制信号给伺服驱动器驱动三相交流伺服电机1，带动减速器2转动，通过主动杆4和被动杆6使动平台8按照预定轨迹运动；

步骤二：三相交流伺服电机1端部安装的增量式编码器实时检测主动杆4的位置，增量式编码器将信号经伺服驱动器分频后输入Dspace半物理仿真控制卡，将实际位置与期望位置作差，偏差信号经过位置闭环控制算法产生控制信号，控制信号经过Dspace半物理仿真控制卡的D/AC接口输出给伺服驱动器，驱动三相交流伺服电机1运动，使主动杆4的运动跟随期望轨迹，进而使动平台8按期望轨迹运动；

步骤三：在运动过程中或点定位时，由单自由度加速度传感器和三自由度加速度传感器分别测试主动杆4和动平台8的加速度，加速度信息反映主动杆4和动平台8的振动情况，将三相交流伺服电机1作为制动器抑制运动过程中的振动或点定位时的自激振动，实现动平台8在运动过程中或点定位时的高精度。

步骤三所述由单自由度加速度传感器和三自由度加速度传感器分别测试主动杆4和动平台8的加速度，检测过程如下：

动平台8的两个平动加速度值和一个转动角加速度值通过以下公式计算得到：