[发明专利]一种超冗余并联系统的控制方法

权利要求书

1.一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立超冗余并联系统的运动学模型；所述超冗余并联系统包括运动平台和作动器；所述作动器的数量多于所述运动平台的自由度数量，且分布于所述运动平台的不同方向，并与所述运动平台连接；

将每个所述作动器的长度测量值输入所述运动学模型，求解得到运动平台的实际位姿和雅克比矩阵；

利用PIL控制器将实际位姿与所述运动平台的六角自由度期望位姿之间的差值转化为对所述运动平台的控制量；

将控制量经雅克比矩阵映射后输入相应的作动器，驱动所述运动平台产生六自由度运动。

2.根据权利要求1所述的一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，所述作动器按照与所述运动平台的相对位置关系，分为纵向作动器、横向作动器和垂向作动器；所述纵向作动器对称布置于所述运动平台的两侧；所述横向作动器布置于所述运动平台的单侧；所述垂向作动器布置于所述运动平台的下侧。

3.根据权利要求2所述的一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，所述纵向作动器包括纵向缸筒、纵向活塞杆和纵向刚性连杆；所述纵向缸筒一端固连在支撑基础上，另一端与所述纵向活塞杆滑动连接；所述纵向刚性连杆的一端与运动平台球铰接，另一端与所述纵向活塞杆球铰接；

所述横向作动器包括横向缸筒和横向活塞杆；所述横向缸筒的一端球铰接于支撑基础上，另一端与所述横向活塞杆滑动连接；所述横向活塞杆远离所述横向缸筒的一端与所述运动平台球铰接；

所述垂向作动器包括垂向缸筒和垂向活塞杆；所述垂向缸筒与所述运动平台固定连接；所述垂向活塞杆的一端与支撑基础滑动连接，另一端与所述垂向缸筒球铰接。

4.根据权利要求2所述的一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，所述纵向作动器、所述横向作动器和所述垂向作动器内部均安装有线性位移传感器。

5.根据权利要求2所述的一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，所述运动学模型根据作动器的不同方向分为垂向作动器的运动学反解模型和运动学正解模型、纵向作动器的运动学反解模型和运动学正解模型以及横向作动器的运动学反解模型和运动学正解模型；根据各作动器的运动学正解模型求解得到运动平台的实际位姿和雅克比矩阵。

6.根据权利要求5所述的一种超冗余并联系统的控制方法，其特征在于，所述垂向作动器的运动学反解模型的表达式为：

其中，i为垂向作动器的序号，Δl_z_i为垂向作动器相比于初始长度的伸缩量，z_bi为垂向作动器球铰中心位置矢量的垂向分量，z_ai为垂向作动器上端面中心位置矢量的垂向分量，z_nzi为垂向作动器位置矢量的垂向分量，l₂_z_i为垂向作动器初始位置时的长度；

所述垂向作动器的运动学正解模型的表达式为：

J_z·Δq＝-f_z(q₀)；

其中，Δq为六自由度位姿迭代误差组成的列向量，其分量为Δq_i＝(q_i-q_i0)，f_z(q₀)＝f_z(q₁₀,q₂₀,q₃₀,q₄₀,q₅₀,q₆₀)，q_i为运动平台的当前位姿，q_i0为运动平台的初始位姿，J_z为正解系数矩阵，为：