申请/专利权人：东南大学

申请日：2020-10-10

公开（公告）日：2023-12-19

公开（公告）号：CN112257011B

主分类号：G06F17/10

分类号：G06F17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.19#授权;2021.02.09#实质审查的生效;2021.01.22#公开

摘要：本发明公开了一种基于BAS的Stewart机构实时正解算方法。首先，针对六自由度并联系统，设计Stewart平台模型，确定机构基本参数，其次，根据实时系统的控制要求，设计推导反解算数学模型，在此基础上设计基于支链长度解算绝对误差评价函数的BAS正解算模型。通过本发明方法对具有确定参数的Stewart机构进行正解算验证，取得效果能够满足实时高精度控制要求。

主权项：1.一种基于BAS的Stewart机构实时正解算方法，其特征在于：包括下列步骤：步骤1，对于Stewart机构，动平台正解算姿态与位置用αm,βm,γm,Xm,Ym,Zm表示，其中αm,βm,γm分别表示动平台分别为绕x,y,z轴的转角，Xm,Ym,Zm分别表示动平台沿x,y,z轴的位移，首先设计k次迭代正解算性能评价函数fx，其过程表达式： 其中，||·||为求模符号，li为通过电机编码器计算的支链长度，li'为由xk＝[αm,βm,γm,Xm,Ym,Zm]T在k次迭代反解算的支链长度，由支链长度解算动平台姿态即为正解算，此方法将正解算转化为六维向量寻优问题，由于实际的六个姿态x＝[αm,βm,γm,Xm,Ym,Zm]T为完全未知，且量纲、数量级均存在差异，在迭代寻优过程中加入如下约束条件：若：l′ilmax或l′ilmin，即表示当前正解算值超过最大解算范围，舍去当前正解算值，取前一次迭代正解算值替代当前值做后续计算，其中，lmax为最大支链长度，lmin为最小支链长度；步骤2，初始化所有参数值：设定初始触角长度d0＝0.2及移动步距δ0＝0.2，天牛的初始搜寻位置设置为：x0＝[αm,βm,γm,Xm,Ym,Zm]T＝[0,0,0,0,0,0]T，步骤3，计算步骤2的评价函数fx，步骤4，定义搜寻方向，通过随机函数设定搜寻方向： 其中，n为搜寻方向，rnd为随机向量函数，||·||为求模符号，步骤5，计算左，右移动方向：甲虫不知道食物在哪里，它使用触须来寻找下一个移动方向，如果左触须接收到的食物的气味强度大于右天线，那么下一步就是向左飞，否则向右飞，故左，右触须的位置分别是：xl＝x+dnxr＝x-dn其中，xl为左触须位置，xr为右触须位置，d为触须长度，步骤6，分别计算左右触须的评价函数fxl及fxr，步骤7，计算天牛下一步位置： 其中，δ为移动步距，sgn为符号函数，步骤8，计算步骤7的评价函数步骤9，更新天牛新的全局位置，触须长度及移动步距：更新位置：若更新触须长度：d＝0.99d+0.01；更新移动步距：δ＝0.99δ，步骤10，如果达到最大迭代步数或计算精度满足要求，则结束循环并输出最终参数，否则返回步骤4并开始下一个循环，步骤11，由位置及姿态计算支链长度为反解算，其计算方法如下：Stewart平台由动平台，静平台，六个支链组成，随动坐标系On-XYZ与动平台固连，大地坐标系Ob-XYZ与静平台固连，动平台相对于静平台的姿态与位置用αm,βm,γm,Xm,Ym,Zm表示，其中αm,βm,γm分别表示动平台分别为绕x,y,z轴的转角，Xm,Ym,Zm分别表示动平台沿x,y,z轴的位移，动平台相对于静平台的旋转矩阵为： 其中，sα,sβ,sγ分别表示sinα,sinβ,sinγ，cα,cβ,cγ分别表示cosα,cosβ,cosγ.Rα,Rβ,Rγ计算方法为： 反解算即由位置及姿态计算支链长度，公式为： 其中，li是静平台铰点点Bi到动平台铰点Ai的向量，t是动平台坐标系原点On在Ob-XYZ系中的坐标，pi向量On到Ai在On-XYZ系中表示，bi是静平台坐标系原点Ob到Bi在Ob-XYZ系中的表示，支链的长度计算公式为：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东南大学 一种基于BAS的Stewart机构实时正解算方法

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