题目：用于Stewart平台的高性能作动器设计及平台控制研究

本文以车载精密载荷的主动隔振与精密跟瞄为目标，设计了用于Stewart隔振跟瞄平台的作动器及其性能测试实验平台，在对该杆形复合作动器建模分析与控制方法研究的基础上，对所研制作动器的作动性能与隔振控制效果进行了实验测试，并对基于该杆形复合作动器的Stewart平台控制方案进行了仿真研究，为进一步对大承载、精密、稳定的Stewart平台深入研究奠定基础。 分析了车载振动的基本工况，并针对该工况特点进行了作动器核心部件选型；基于音圈电机与滚珠丝杠电机串联复合作动的方案研制了具有较大承载、较大冲程和较宽频带的杆形作动器。作动器音圈部分用作隔振，滚珠丝杠部分用作跟瞄，以二者分别独立控制为思路，进行了单杆控制仿真并根据音圈电机特点作了单杆控制算法改进。 在实验中，分别采用普通PID控制方法以及改进的模糊预估PID控制方法，分别做了作动器无扰定位及波形跟踪实验。结果表明：在所给实验条件下，采用模糊预估PID控制可提高阶跃定位控制响应的快速性，能较好地提高作动器频带宽；采用模糊预估PID控制方法对作动器进行了加扰动的隔振定位及隔振跟踪实验，结果表明，在车载一阶振动叠加二阶以上小幅高频振动工况下，对比不加控，可以降低振幅达20～40dB，在有效行程范围内隔振定位精度±0.1mm，隔振跟踪精度±0.15mm。 在Matlab-Adams下对基于所设计作动器的Stewart隔振跟瞄平台进行了动力学建模及控制联合仿真。仿真表明在典型车载振动工况下，平台隔振跟瞄精度为平动±0.08mm、转动±0.08mrad，对比不加控的振幅降低均达到40dB。针对车载工况存在的大幅低频振动的情况，为了解决复合作动器音圈电机部分用于隔振时在作动行程上的不足，提出了基于欠学习滤波的音圈－丝杠联合控制方法，使得作动行程更长的丝杠电机参与到低频隔振中，并在仿真中取得了与以上相同的隔振跟瞄精度；控制方法保证了滚珠丝杠电机的最大运动速度和输出力在其额定极限值以内。