六自由度位姿调节平台控制系统设计毕业论文

六自由度位姿调节平台控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化学生：指导老师：完成时期：扬州大学机械工程学院摘要六自由度平台在生活和实验设备得到了广泛的应用，例如各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中，在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。为其他试验设备提供了一个可以进行各种姿态调节的支撑平台，方便其他各种实验的展开。由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。同时平台的姿态能够实时调节、精确度自动化程度高等优点。近些年来，对于六自由度平台的控制得到了关注和研究。本文将针对实验室现有的调节平台，设计其控制系统，使位置、姿态调节更加方便快捷。首先需要进行控制系统总体方案论证，确定可行的总体方案。同时在详细了解实验室现有的调节平台的结构的基础上，根据相应的性能要求确定电机、驱动器、控制器型式，建立了六自由度位姿调节平台的运动学模型，进而建立了六自由度位姿调节平台的运动学方程，设计控制系统线路图，重点考虑电机运动到极限位置时“卡死”问题，设置加以控制，最后采用VC+6.0开发工具，在Windows环境中对控制软件进行功能开发，实现电动、自动功能，解决电机运动到极限位置时“卡死”问题。关键字:六自由度位姿调节平台；极限位置；运动学模型；行程开关ABSTRACTSixdegreesoffreedomplatformandexperimentequipmenthasbeenwidelyusedinlife,suchasallkindsoftrainingsimulatorsuchasflightsimulator,shipsimulator,thenavyhelicopterlandingsimulationplatform,thetanksimulator,vehicledrivingsimulator,thetraindrivingsimulator,theearthquakesimulatorandactionmovies,entertainmentandotherfields,evenavailablespacespacecraftdocking,refuelingtankerdocking.Inprocessingcanbemadeintosixaxislinkagemachinetool,dexterousrobot,etc.Forothertestequipmentprovidesacanundertakeallkindsofpostureadjustmentsupportplatform,convenientandothervariouskindsofexperiments.Duetothedevelopmentofthesixdegreesoffreedommotionplatform,mechanical,hydraulic,electrical,control,computer,sensors,spacemotionmathematicalmodel,thereal-timesignalprocessing,graphicaldisplay,dynamicsimulationandsoonaseriesofhigh-techfields,thereforethedevelopmentofthesixdegreesoffreedommotionplatformintoinstitutionsofhigherlearning,researchinstitutesiconicsymbolofhydraulicandcontrollevel.Atthesametimeplatformattitudetoreal-timeadjustment,highautomationdegreeofprecision.Inrecentyears,thesixdegreeoffreedomplatformcontroltogettheattentionandresearch.Thisarticlewillfocusontheadjustmentoftheexistinglaboratoryplatform,designofitscontrolsystem,makeposition,postureadjustmentmoreconvenientandquick.Firstneedtocontrolthesystemoverallschemedemonstration,decidingtheoverallconceptoffeasible.Indetailsaboutthelabatthesametime,onthebasisofexistingtoadjustthestructureoftheplatform,accordingtotherequirementoftheperformanceofthecorrespondingtypeofmotors,drives,controller,setupthekinematicsmodelofsixdegreesoffreedomposturecontrolplatform,andthenestablishedthekinematicsequationofsixdegreesoffreedompostureadjustingplatform,designofcontrolsystemcircuitdiagram,emphasizingontheelectricmotortothelimitpositionstuckproblem,setcontrol,finallyinthesoftwaredevelopmentenvironmentusingclanguagetocontrolthefunctionofsoftwaredevelopmentandimplementationofelectricandautomaticfunctions,solvetheelectricmotortothelimitpositionstuckproblem.Keywords:sixdegreesoffreedompostureadjustingplatform;Limitposition;Thekinematicsmodel;Travelswitch目录摘要ABSTRACT第一章引言1.1课题来源1.2国内外现状1.3本文的主要内容第二章六自由度位姿调节平台控制系统的总体设计方案2.1原控制系统方案及存在的问题2.2现控制系统方案及解决的问题第三章控制系统设计3.1六自由度调节平台的运动学模型3.1.1D-H方法简介3.1.2运动学模型3.2硬件设计3.2.1电机选型3.2.2驱动器选型3.2.3控制器选型3.2.4传感器选型3.2.5控制系统原理图3.3软件设计3.3.1开发环境介绍3.3.2软件界面3.3.3程序片段第四章结论参考文献致谢第一章引言1.1课题研究意义本课题是结合视觉测量中标靶、摄像机需要进行位姿和姿态的调整，针对实验室现有的调节平台，设计一种具有六自由度调节平台的控制系统，使位置、姿态调节更加方便快捷，同时针对电机运动到极限位置时“卡死”问题解析解决。控制系统是六自由度平台的核心部分，其优劣性可以直接的影响到平台的稳定性和精度。伴随着科学技术的不断快速发展与进步，这使得步进电动机、驱动器、霍尔元件及PCL等的技术或性能得到了明显的提升，使得控制系统的性能如可靠性、稳定性及控制精度等达到了全新的水平，在多个领域，例如标靶、摄像机等得到了广泛的应用。由于有极为广阔的应用前景，近几年，引起了国内外科研、院校广泛的研究兴趣，所以，开展六自由度位姿调节平台控制系统设计的研究具有非常重要的意义。1.2国内外研究现状金伟等【1】提出了多轴运动控制器MAC作为控制主体，基于“工控机+运动控制卡”的模式，构建了一个开放式的六自由度电动平台控制系统，实现了六自由度电动平台的基本控制功能，建立了六自由度电动平台的故障保护系统及故障监控系统，并详细介绍了系统组成部分及实现过程，如图1.1所示。图1.1控制系统框架刘胜等【2】提出一种并联六自由度平台的机构特点，同时在对平台总体控制系统简要设计的基础上完成了单杆液压控制系统的建模工作。考虑了无干扰和有干扰的情况下，对系统进行了仿真分析，提出了基于神经网络算法的先进PID控制方案，仿真结果表明该方法具有良好的控制效果，证明了电液位置伺服控制系统设计的正确性，为平台进一步控制奠定了基础。李磊等【3】对六自由度并联转台的结构进行了分析，给出了转台的运动指标参数，并采用分散控制方式对整个系统的控制系统进行了设计。六自由度并联转台的控制系统主要包括下位机硬件系统和上位机软件系统，实现了对转台电液伺服系统的控制，使转台可以实现各种运动，且精度高，实时性好。周游等【4】提出姿态控制系统是功能多、构成复杂、可靠性要求高的关键分系统之一，传统的三自由度模型有较大局限性，不能全面反映飞行的实际情况，该文首先建立了姿态控制系统六自由度全量数学模型，包括控制方程和箭体运动两大部分。在此基础上，利用Matlab/Simulink仿真环境对姿态控制系统六自由度仿真进行了研究，并通过对姿态运动简化分析和系统稳定性研究，设计了相应的数字校正网络和变增益系数，从而建立了姿态控制系统的全数值仿真模型。仿真实验表明，系统稳定，并且仿真结果具有较好的精度。晁智强等【5】根据六自由度运动平台性能特点，对平台进行了基于位置反解的轨迹规划，并对平台控制系统硬件和软件模块进行了分析，以“PC+PMAC”为结构设计了六自由度平台运动控制系统。采用如图1.2所示的控制系统，对平台进行了单缸位置跟踪和轨迹跟踪性能测试试验，试验结果证明了模型的正确性及基于RBF模糊神经网络整定的PID控制的工程可行性和有效性，为今后对液压六自由度运动平台的进一步深入研究提供一个便捷高效的平台。图1.2控制系统框架申兴琭等【6】六自由并联机械平台由于其高精度高承载能力的特性被广泛应用于精密姿态控制、飞行器模拟、精密数控机床等场合，通过如图1.3所示仿真模型对斜45并联机械平台，利用位置逆解的原理提出了直接法和间接法两种位置逆解实现方式，分析了平台沿x,y,z轴的平移和绕x,y,z轴的旋转时各电动缸的长度变化，指导了实际应用时逆解方法的选择。图1.3仿真模型倪涛等【7】认为对于六自由度并联机器人来说，液压伺服系统是非线性时变的系统，通常具有大范围的参数变化和大时变负载干扰，通常的PID控制器较难取得令人满意的动态响应，主要表现在随着机器人的运动其单个液压缸的负载在较大范围内变化，同时机器人系统的各种参数误差、各种降阶处理以及建模时忽略的动态特性等，又进一步加大了控制的难度，所以在对液压系统的3阶数学模型控制构建了2阶模型参考自适应的控制器，达到满意的控制效果。朱兴龙等【8】在确定了基于激光环主动标记的单目视觉试验平台总体方案的基础上，根据试验平台需要，进行了串联型六自由度位姿调节平台的设计（如图1.4）；建立了六自由度位姿调节平台的运动学模型,进而建立了六自由度位姿调节平台的运动学方程。最终，求解出六自由度位姿调节平台的运动学逆解，为平台所载物体位姿调节提供依据,进而为整个控制系统的闭环控制打下基础。利用三坐标测量机、六自由度位姿调节平台、标靶、激光源及摄像机搭建了基于激光环主动标记的单目视觉试验平台，系统地介绍标定平台的各个硬件和软件组成部分及其功能。图1.4六自由度位姿调节平台陈海龙等【9】采用螺旋轮式结构设计了内径为60mm的小型管道机器人，通过运用螺旋轮式移动的主体结构，确保管道机器人具有较大的牵引力和移动速度，利用无线蓝牙数传模块，将数据传输到上位机，使用VisualBasic程序软件实现计算机对管道机器人的控制，螺旋轮式小型管道机器人控制系统能够自由控制前进、后退、调速、自锁等，其动作状态数据也可利用上位机软件显示或打印。张旭等【10】认为对于六自由度并联机器人来说，液压伺服系统是非线性时变的系统，通常具有大范围的参数变化和大时变负载干扰，通常的PID控制器较难取得令人满意的动态响应，主要表现在随着机器人的运动其单个液压缸的负载在较大范围内变化，同时机器人系统的各种参数误差、各种降阶处理以及建模时忽略的动态特性等，又进一步加大了控制的难度，所以在对液压系统的3阶数学模型控制构建了2阶模型参考自适应的控制器，达到满意的控制效果。周骥平等【11】分析了运动解耦机理，提出只有结构解耦才能方便地做到运动解耦，为了更广泛、更有效地研究机构的解耦特性。朱齐丹等【12】提出动坐标解耦和条件解耦等新概念，为机构的解耦性分析开拓了新的研究方向。陈桂等【14】在研究分析六自由度关节机器人结构的基础上，以KUKAKR6-2机器人为研究对象，采用Denavit-Hartenberg法建立各杆件坐标系，通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程，在MATLAB环境下，借助RoboticsToolbox工具箱，构建机器人运动学模型，研究并实现该机器人的正运动学、逆运动学和轨迹规划的仿真，同时在KUKA机器人上进行实验验证。张永贵等【15】针对工业机器人在缺乏运动学参数的情况下，进行机器人运动学逆向建模的研究，给出了机器人机座坐标系位置及杆件参数的识别方法，建立了机器人的运动学方程，并分析了计算的末端位姿与示教器显示末端位姿存在的偏差，指出从机器人示教器上读出的关节转角数据存在舍入误差，采用遗传算法分别以位置误差和位姿误差为目标函数进行了辨识。蔡锦达等【16】根据遗传算法提出了一种机器人位姿控翩的新算法，并结台机器人位姿控制问题探讨了改善遗传算法参数寻优速度的方法，最后通过实验验证了该方法的可行性。周孝成等【17】逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分，是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础，针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究，其中运动学模型的建立主要采用DenavitHartenberg（D-H）参数法，D-H参数法相对成熟，在机器人运动学分析中得到广泛应用。1.3本文的主要内容论文具体内容和结构安排如下：第一章概述了课题研究的来源及六自由度平台的研究现状，结束了六自由度平台要解决的关键问题，确定了本论文的主要研究问题。第二章确定了六自由度位姿调节平台控制系统的总体设计方案。首先，详细了解了实验室现有的六自由度位姿调节平台设备的原控制系统方案及存在的问题，并且结合相关的知识，提出了更加完善的控制系统方案，并解决了原系统的不足之处。第三章根据试验平台，充分了解六自由度位姿调节平台的结构设计，建立了六自由度位姿调节平台的运动学模型；根据D-H方法，建立了各关节坐标系，得到了D-H参数和关节变量，从而建立了六自由度位姿调节平台的运动学方程。运用左乘变换矩阵的逆，建立变量与已知量的等量关系，建立了六自由度位姿调节平台的运动学模型。在硬件设计上，根据总体设计方案，适当计算，合理选择步进电动机型号的、驱动器型号、控制器型号、传感器型号，确定控制系统原理图。在硬件确定的基础上，介绍开发环境、软件界面、控制系统流程图，其中详细介绍点动功能、自动功能，最后解释部分程序片段。第四章总结全文的主要研究成果。第二章六自由度位姿调节平台控制系统的总体设计方案2.1原控制系统方案及存在的问题1）采用六只步进电机分别带动相应的滚珠丝杆转动，驱动相应的执行机构运动，但由于原平台没有考虑运动极限位置的电机自动停止，出现了运动执行机构在起始和综了位置的“卡死”问题，原控制系统方案如图2.1所示。图2.12）原平台三旋转机构没有解耦，平台上目标物（标靶）的位置和姿态调整困难，现平台通过改进设计，解决了三旋转机构的耦合问题，因此针对现平台的位置和姿态的调整问题，需要建立其的运动学模型。2.2现控制系统方案及解决的问题针对起始和综了位置时出现的“卡死”现象，在原控制系统方案的基础上，在执行机构的起始和综了位置，安装非接触行程开关，如图2.2所示。图2.2根据图2.2的方案，其改进的控制系统线路如图2.3、图2.4所示。在图2.3中：SQ1、SQ2为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M1，使平台在X轴方向上的行程限位；SQ3、SQ4为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M2，使平台在Y轴上的行程限位；SQ5、SQ6为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M3，使平台在Z轴上的行程限位；在图2.4中：SQ7、SQ8为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M3，使平台在绕X轴方向上的行程限位；SQ9、SQ10为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M4，使平台在绕Y轴上的行程限位；SQ11、SQ12为正、负方向紧急停止限位开关信号输入，控制电动机M6，使平台在绕Z轴上的行程限位；图2.3图2.4在图2.3、图2.4中，PCL-839控制器37针引脚如图2.5所示，其引脚及说明如下：图2.5DIR/-dir：方向信号输出（在方向模式下）或负方向脉冲输出（在脉冲模式下）PULSE/+dir：脉冲信号输出（在方向模式下）或正方向脉冲输出（在脉冲模式下）EXTVCC：外部电源输入COM：各通道信号及电源公共端EL+：正方向紧急停止限位开关信号输入EL-：负方向紧急停止限位开关信号输入SD+：正方向减速限位开关信号输入SD-：正方向减速限位开关信号输入ORG：初始点位置信号输入LCOM：各通道限位信号输入公共端NC：空置端口。行程开关的电路图如图2.6所示图2.6行程开关卡片为给一个轴提供了5个限位开关信号的输入，分别是EL+/EL-、SD+/SD-、ORG，使用情况如图2.6所示，在实际使用中并不是每一个都用到，在本设计中用到了EL+/EL-（方向紧急停止限位开关信号）、ORG（初始点位置信号输入）。PCL-839与行程开关的连接方式如图2.7所示，为了能更好的适应现场的信号，板卡提供的JP1、JP2、JP3提供了接入信号极性的设定。图2.7常闭行程开关第三章控制系统设计3.1六自由度调节平台的运动学模型3.1.1D-H方法简介在建立坐标变换方程时，把一系列的坐标系建立在连接连杆的关节上，用齐次坐标变换来描述这些坐标之间的相对位置和方向，就可以建立运动学方程。常用的是D-H参数法。Denavit和Hartenberg于1995年提出了一种为关节链中的每一杆件建立坐标系的矩阵方法，即D-H参数法。1.连杆坐标系的建立关于建立连杆坐标系的规定如下：(1)坐标轴沿i+1关节的轴线方向；iz(2)坐标轴沿zi和zi-1轴的公垂线，且指向背离zi-1轴的方向；ix(3)yi坐标轴的方向须满足xi轴、zi轴构成xiyizi右手直角坐标系的条件。2.连杆参数1)单根连杆参数用两相邻关节轴线间的相对位置关系来描述单根连杆的尺寸，有两个参数。(1)连杆长度（linklength）ai为两关节轴线之间的距离，即zi轴与zi-1轴的公垂线长度，沿xi轴方向测量。ai总为正值，当两关节轴线平行时，ai=li，li为连杆的长度；当两关节轴线垂直时，ai=0。(2)(连杆扭角(linktwist)i为两关节轴线之间的夹角，即zi与zi-1轴之间的夹角，绕xi轴从zi-1轴旋转到zi轴，符合右手规则时为正。当两关节轴线平行时，i=0；当两关节轴线垂直时,i=90o。2)相邻连杆之间的参数相邻两连杆之间的参数，用两根公垂线之间的关系来描述。(1)连杆距离（linkoffset）di为两根公垂线ai与ai-1之间的距离，即xi轴与xi-1轴之间的距离，在zi-1轴上测量。对于转动关节，di为常数；对于移动关节，di为变量。(2)连杆转角（jointangle）为两根公垂线ai与ai-1之间的夹角，即xi轴与xi-1轴i之间的夹角，绕zi-1轴从xi-1轴旋转到xi轴，符合右手规则时为正。对于转动关节，i为变量；对移动关节，i为常数。这样每根连杆由四个参数来描述，其中两个描述了连杆自身的尺寸，另外两个描述了连杆之间的相对位置关系。3.1.2运动学模型在运动学中，暂不考虑力和质量等与运动变化有关的物理因素，而是以几何学的观点来研究物体运动的几何性质【9】。六自由度位姿调节平台的作用就是将平台上所装载物体从初始位姿调整成目标位姿，即将所载物体的初始位姿坐标系变换为目标位姿坐标系。由图3.1可知，六自由度位姿调节平台由3个移动关节和3个转动关节串联组合而成，从而就有6个关节变量，这6个关节变量的变化值决定了平台上所装载物体的最终位姿。图3.1由此，针对目标物（标靶）的位置和姿态的调整问题，结合现有平台，如图3.2所示，采用D-H方法，建立其运动学模型，如图3.3所示。图3.2图3.3其D-H参数如表1所示。表1D-H参数表关节ad10001d20002300034400055-9004d66+906a0110dA2210dA3301d4cs0154550scs1Ad666cs0cs1aA其中,cosin123456T00PAP3.2硬件的设计3.2.1电机的选择移动调节机构中驱动平台移动的电机采用57BYGH803H型，如图3.4所示。其步距角为0.9，无减速器，通过联轴器直接带动丝杠转动。步进电机驱动六自由度位姿调节平台沿三轴移动，该步进电机的步距角为0.9，电压为4.1V，电流为2.3A，最大静力矩为180N.cm，重量为l.lkg，是两相步进电机。转动调节机构中驱动平台旋转的电机采用42BYGHJ75型，如下图3.5。步进电机驱动六自由度位姿调节平台绕三轴转动，该步进电机的步距角为1.8，电压为24V，电流为1.0A，起动转矩为42N.cm，减速器减速比为1:75，是两相步进电机。图3.4图3.53.2.2驱动器步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。广泛应用于雕刻机、水晶研磨机、中型数控机床、脑电绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切料送料系统等分辨率较高的大、中型数控设备上。驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃，但是这一切都是由驱动器本身产生的，和电机及控制系统无关。在使用时，用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变，这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响，因为细分后步进电机的步距角将变小，要求步进信号的频率要相应提高。在设计中采用如图3.6的驱动器BL220。图3.63.2.3控制器为了更好的控制步进电机，使平台达到更好的控制，在设计中如图3.7的控制器PCL839，他有3个步进电机的独立、同步控制，PCL-839有自己的CPU，有3个独立的脉冲发生器，能同时控制3个轴的动作，为每个步进电机提供驱动脉冲和方向控制信号。PCL-839卡的应用程序为步进电机的控制设计了友好的用户接口，使应用程序编写简单。PCL-839卡硬件构成，是ISA总线型高速三轴步进电机控制卡，此卡需要16个连续的I/O地址，通过设置跳线可设置I/O基地址。PCL-839卡上有3个单片脉冲发生器，可以同时独立控制3根步进电机主轴，工作时PCL-839在脉冲和方向输出端口输出数字脉冲和方向控制信号给三轴步进电机，驱动电机按所需方向转动。图3.73.2.3传感器在设计中传感器采用如图3.8所示的霍尔元件CS3040，作为行程开关，防止起始和综了位置出现的“卡死”现象。霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度号，器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达m级)。采用了各种补偿和保护措施的霍尔元件工作温度范围宽，可达-55150。图3.83.3软件设计3.3.1开发环境介绍本设计的程序在Windows下的VC+中进行六自由度位姿调节平台控制系统程序的编写和调试，VC+是面向对象的可视化集成编程系统，它不但具有程序框架自动生成、灵活方便的类管理、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点，而且通过简单的设置就可使其生成的程序框架支持数据库接口、控制界面等。3.3.2软件界面步进电机作为执行组件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。它是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为步距角)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有累积误差的特点，广泛应用于各种开环控制中。在利用六自由度位姿调节平台进行平台上所载物体的位姿调节，需要利用6个步进电机分别执行调节机构的6个自由度来达到物体所需的目标位姿。本课题使用的是用VC+开发的位姿调整控制系统，其控制面板如图3.9所示。图3.9在图3.9六自由度位姿调整控制系统界面中，偏摆、仰俯、旋转代表X、Y、Z轴上的旋转运动，上下、左右、前后代表X、Y、Z轴的正反方向的移动，同时每次微调的调整脉冲数确定为5。3.3.3程序片段以下给出了一个自由度上电机的正反转动，正反微调的控制程序，其余5个自由度程序类似，在此从略。1）电机正转程序voidCRobotControlDlg:Number1z()doubleMovePosition;/定义移动量变量intpFL,pFH,pAD,mTotalStep;/定义频率变量UpdateData(TRUE);/更新变量值MovePosition=m_loop1*360/0.9;/m_loop1为电机转动圈数，0.9为步距角pFL=5;/最低频率pFH=800;/最高频率pAD=5;/频率加速度mTotalStep=int(MovePosition);/将移动脉冲数取整intubase=set_base(0x300);/设置基地址_outp(base+0,0x08);/给该基地址的第一号通道复位intuspeed=set_speed(CH1,pFL,pFH,pAD);/调用速度函数_outp(base+0,0x44);/选择方向_outp(base+0,0x80);/选择计数器_outp(base+1,mTotalStep);/以下实现移位mTotalStep=mTotalStep8;_outp(base+2,mTotalStep);mTotalStep=mTotalStep8;_outp(base+3,mTotalStep);_outp(base+0,0x15);/电机运动指令2）电机反转转程序voidCRobotControlDlg:Number1f()doubleMovePosition;intpFL,pFH,pAD,mTotalStep;UpdateData(TRUE);MovePosition=m_loop1*360/0.9;pFL=5;pFH=800;pAD=5;mTotalStep=int(MovePosition);intubase=set_base(0x300);_outp(base+0,0x08);intuspeed=set_speed(CH1,pFL,pFH,pAD);_outp(base+0,0x4c);/设置反向转向_outp(base+0,0x80);_outp(base+1,mTotalStep);mTotalStep=mTotalStep8;_outp(base+2,mTotalStep);mTotalStep=mTotalStep8;_outp(base+3,mTotalStep);_outp(base+0,0x15);3）正向调整程序voidCRobotControlDlg:Number1zt()intpFL,pFH,pAD,mAdjust;pFL=5;pFH=800;pAD=5;UpdateData(TRUE);mAdjust=m_pluse;/定义调整脉冲变量intubase=set_base(0x300);_outp(base+0,0x08);intuspeed=set_speed(CH1,pFL,pFH,pAD);_outp(base+0,0x44);_outp(base+0,0x80);_outp(base+1,mAdjust);mAdjust=mAdjust8;_outp(base+2,mAdjust);mAdjust=mAdjust8;_outp(base+3,mAdjust);_outp(base+0,0x15);4）反向调整程序voidCRobotControlDlg:Number1ft()intpFL,pFH,pAD,mAdjust;pFL=5;pFH=800;pAD=5;UpdateData(TRUE);mAdjust=m_pluse;intubase=set_base(0x300);_outp(base+0,0x08);intuspeed=set_speed(CH1,pFL,pFH,pAD);_outp(base+0,0x4c);_outp(base+0,0x80);_outp(base+1,mAdjust);mAdjust=mAdjust8;_outp(base+2,mAdjust);mAdjust=mAdjust8;_outp(base+3,mAdjust);_outp(base+0,0x15);第四章结论由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。其中控制系统是六自由度运动平台的核心部分，其优劣性可以直接的影响到平台的稳定性和精度。伴随着科学技术的不断快速发展与进步，这使得步进电动机、驱动器、霍尔元件及PCL等的技术或性能得到了明显的提升，使得控制系统的性能如可靠性、稳定性及控制精度等达到了全新的水平。近些年来，对于六自由度平台的控制得到了关注和研究。因此，本课题结合视觉测量中标靶、摄像机需要进行位姿和姿态的调整，针对实验室现有的调节平台，分析了其几何参数、运动参数与执行器位姿的对应关系，详细研究了电机运动到极限位置时“卡死”问题，设计一种具有六自由度调节平台的控制系统，使位置、姿态调节更加方便快捷，从而应用于六自由度调节平台的位姿控制中。具体工作总结如下：1、针对六自由度调节平台的运动规则建立起连杆坐标系，采用改进的D-H参数法获得其本体的运动学模型，并通过试验验证了模型的正确性。2、基于上述模型的建立，通过一系列的计算，完成六自由度调节平台相应硬件的型号选择，其中包括电机、驱动器、控制器及传感器。3、在完成硬件选择的同时，对软件的研究与设计也需完善，采用C语言在软件开发环境中对控制软件进行功能开发，包括软件界面的选择与控制系统流程图的的设计。基于上述工作得出如下结论：1、在原控制系统方案的基础上，通过在执行机构的起始和综了位置安装非接触行程开关，解禁了执行机构在起始和综了位置出现的“卡死”问题。2、结合现有平台，通过运用D-H方法，建立相应运动学模型，解决了目标物（标靶）的位置和姿态的调整问