[发明专利]三自由度球面并联机构姿态闭环控制方法

摘要

本发明涉及一种三自由度球面并联机构姿态闭环控制方法，本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。本方法有效地解决了该机构输入与输出之间复杂的三维非线性强耦合映射关系给构建闭环系统带来的问题，有效地提高了仿生眼的精度。并且很好的完成了整个系统的构建和实验，证明了该方法可行有效。

主权项

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。