CN108279661A - 一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，对所述液压缸进行开环调试；通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；任意摆动所述姿态传感器，先调试跟随运动，再调试补偿运动。优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能，降低现场调试的难度和缩短现场调试的周期。

Description

一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法

技术领域

本发明涉及海上运输作业设备领域，尤其涉及一种六自由度位移变化补偿 平台的调试方法。

背景技术

由于风浪的影响，海上作业的船舶会产生无规律的摇摆，这严重影响了工 作人员在海上作业时的安全性。因此，常常通过设置六自由度位移变化补偿平 台，通过调节六个液压油缸的伸缩和摇摆来实时补偿上平台的横摇、纵摇和升 沉，从而使上平台保持平稳。但现有的六自由度位移变化补偿平台为在现场安 装调试，调试周期长，调试难度大，而且受到现场环境条件的限制，往往调试 准确度不佳，影响了多自由度平台的实际使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能， 降低现场调试的难度和缩短现场调试的周期的六自由度位移变化补偿平台的调 试方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，通过控制器对六自由度位移 变化补偿平台的液压缸和伺服阀进行调试，所述六自由度位移变化补偿平台由 上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个液压缸组装成，一个所述 液压缸由一个所述伺服阀驱动，所述控制器控制六个所述伺服阀，包括以下步 骤：

步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸分别 通过对应地所述伺服阀接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下，所述 控制器控制所述伺服阀的不同开度，对所述液压缸进行开环调试；直至所述液 压缸的伸缩速度和伺服阀的开度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，则 所述液压缸通过所述开环调试；

步骤B，当六个所述液压缸均通过步骤A的调试后，在所述液压缸安装电子 尺，所述控制器调试所述液压缸的伸缩行程，通过所述电子尺检测所述液压缸 的实际行程是否和设定行程相同；

步骤C，当六个所述液压缸均通过步骤B的调试后，所述控制器生成目标运 动曲线，并控制所述液压缸跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压缸的实 际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸进行PID闭环 调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；

步骤D，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸进行联 合调试，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为 止；

步骤E，当六个所述液压缸均通过步骤D的调试后，将上平台、下平台和六 个液压缸组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸进行联合调 试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现 同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；

步骤F，当六个所述液压缸均通过步骤E的调试后，所述控制器设定上平台 测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，检 测所述上平台的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；

步骤G，当六个所述液压缸均通过步骤F的调试后，所述控制器和姿态传感 器建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所 述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际 运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同；

再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传 感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线 是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。

优选地，所述步骤D包括以下子步骤：

步骤D1，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，任意两个所述液压缸 进行联合调试，直至任意两个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦 曲线运动为止；

步骤D2，当六个所述液压缸均通过步骤D1的调试后，六个所述液压缸进行 联合调试，以两个所述液压缸为一组，直至三组所述液压缸均能实现同步直线 运动和互为正余弦曲线运动为止。

优选地，所述步骤C中的所述目标运动曲线为正弦运动曲线，所述PID闭 环调节校正为所述控制器依次驱动六个所述液压缸做正弦运动，以确定六个所 述液压缸分别对应的PID闭环控制中的比例增益P_i、积分增益I_i和微分增益D_i， 其中(i＝1,2,...,6)，包括以下子步骤：

步骤C1，确定PID闭环控制中的微分增益D_i为零；

步骤C2，设定积分增益I_i＝0，驱动所述液压缸做正弦运动，并且比例增 益P_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，比例增益P_i逐渐减小，直至振荡消 失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前比例增益值M_i， 并确定所述比例增益P_i的大小为所述当前比例增益值M_i的60％～70％；

步骤C3，确定所述比例增益P_i的大小后，驱动所述液压缸做正弦运动，并 且积分增益I_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，积分增益I_i逐渐减小，直 至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前积分 增益值Ν_i，并确定所述积分增益I_i的大小为所述当前积分增益值Ν_i的150％～ 180％。

优选地，所述步骤F中，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线控制六 个所述液压缸的伸缩的过程为：

步骤F1，在所述上平台建立静坐标系OXYZ，选取所述上平台的外接圆的 圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台建立动坐标系O′X′Y′Z′，选取所述下 平台的外接圆的圆心为动坐标系原点，定义初始状态为动坐标系原点O′和静坐 标系原点重合O，和所述控制器存储六个所述液压缸的下铰接点B_i与上铰接点 A_i之间的初始长度L_i，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F2，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线，获得所述上平台在所 述上平台测试运动曲线中各个时刻的沿着X、Y、Z三个轴的预期线位移量q₁、q₂、 q₃和绕X、Y、Z三个轴的预期角位移量q₄、q₅、q₆，共生成所述上平台上六个 自由度的位移量；

步骤F3,所述控制器根据所述上平台在所述上平台测试运动曲线中各个时 刻的预期线位移量q₁、q₂、q₃和预期角位移量q₄、q₅、q₆；求出六个所述液 压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F4,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的 坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下 铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i，其中

步骤F5,所述控制器控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活 塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺检测所述液压缸的 实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否 和所述上平台测试运动曲线相同。

优选地，所述步骤F1中还设定所述上平台的半径为R_a，下平台的半径为R_b， 上平台和下平台之间的初始高度为H，两铰接点的中垂线的夹角为120°，铰接 点与坐标轴的夹角为α_i；

步骤F3中，所述下铰接点Bi在动坐标系的坐标值为

所述上铰接点A_i在静坐标系的坐标值为

优选地，所述步骤G中，调试跟随运动过程为：

步骤G1，所述控制器获取所述姿态传感器的沿着X、Y、Z三个轴的线位移 量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所述姿 态传感器上六个自由度的位移量；

步骤G2，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤G1中的六个自由度的位移 量，求出六个所述液压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述 液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G3,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的 坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下 铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸的预期伸缩量Δd_i；

步骤G4,所述控制器控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活 塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺检测所述液压缸的 实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否 和所述姿态传感器的运动曲线相同。

优选地，所述步骤G中，调试补偿运动过程为：

步骤G5，所述控制器获取所述姿态传感器的沿着X、Y、Z三个轴的线位移 量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所述姿 态传感器上六个自由度的位移量；

步骤G6，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤G5中的六个自由度的位移 量，求出六个所述液压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述 液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G7,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的 坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下 铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸的预期伸缩量Δd_i；

步骤G8,所述控制器根据六个所述液压缸的预期伸缩量Δd_i，得出六个所述 液压缸对应的波浪补偿量K_i＝-Δd_i，然后控制六个所述伺服阀分别驱动对应的 所述液压缸的活塞杆运动直至达到对应的波浪补偿量K_i，检通过所述电子尺检 测所述液压缸的实际行程是否和波浪补偿量K_i相同，从而判断所述上平台的实 际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。

优选地，所述步骤D中，若所述液压缸不能实现同步直线运动和互为正余 弦曲线运动，则调试所述液压缸的液压和所述伺服阀的电压。

所述六自由度位移变化补偿平台的调试方法在六自由度位移变化补偿平台 过程中对各个工件进行调试，优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能，降 低现场调试的难度和缩短现场调试的周期。所述步骤A为在组装所述六自由度 位移变化补偿平台前，在1Mpa～3Mpa的低压下，对所述液压缸进行开环调试， 以验证伺服阀的控制性能和液压性能；当所述液压缸的伸缩速度和伺服阀的开 度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，说明伺服阀的控制性能和液压性 能良好。

所述步骤B通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相 同，验证闭环控制的可行性，当所述电子尺检测所述液压缸的实际行程和设定 行程相同，则说明所述控制器的控制性能良好。

所述步骤C检测所述液压缸的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误 差，验证并提高闭环运动控制性能。对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正， 直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值，则说明闭环运动控制性能良好。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限 制。

图1是本发明其中一个实施例的调试流程图；

图2是本发明其中一个实施例的调试控制关系图；

图3是本发明其中一个实施例的坐标关系图；

图4是本发明其中一个实施例的六自由度平台结构图。

其中：控制器1；伺服阀2；液压缸3；上平台4；下平台5；电子尺6；姿 态传感器7。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，如图2所示，通过控 制器1对六自由度位移变化补偿平台的液压缸3和伺服阀2进行调试，所述六 自由度位移变化补偿平台由上平台4、下平台5和铰接于上平台4和下平台5之 间的六个液压缸3组装成，一个所述液压缸3由一个所述伺服阀2驱动，所述 控制器1控制六个所述伺服阀2，如图1所示，包括以下步骤：

步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸3分 别通过对应地所述伺服阀2接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下， 所述控制器1控制所述伺服阀2的不同开度，对所述液压缸3进行开环调试； 直至所述液压缸3的伸缩速度和伺服阀2的开度相匹配，并且所述液压缸3伸 缩过程流畅时，则所述液压缸3通过所述开环调试；

步骤B，当六个所述液压缸3均通过步骤A的调试后，在所述液压缸3安装 电子尺6，所述控制器1调试所述液压缸3的伸缩行程，通过所述电子尺6检测 所述液压缸3的实际行程是否和设定行程相同；

步骤C，当六个所述液压缸3均通过步骤B的调试后，所述控制器1生成目 标运动曲线，并控制所述液压缸3跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压 缸3的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸3进 行PID闭环调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；

步骤D，当六个所述液压缸3均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸3进 行联合调试，直至六个所述液压缸3均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线 运动为止；

步骤E，当六个所述液压缸3均通过步骤D的调试后，将上平台4、下平台 5和六个液压缸3组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸3进 行联合调试，对每个所述液压缸3进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压 缸3均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；

步骤F，当六个所述液压缸3均通过步骤E的调试后，所述控制器1设定上 平台测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸3的伸 缩，检测所述上平台4的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；

步骤G，当六个所述液压缸3均通过步骤F的调试后，所述控制器1和姿态 传感器7建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器7，所述控制器 1根据所述姿态传感器7的运动曲线控制六个所述液压缸3的伸缩，直至所述上 平台4的实际运动曲线是否和所述姿态传感器7的运动曲线相同；

再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器7，所述控制器1根据所述姿态 传感器7的运动曲线控制六个所述液压缸3的伸缩，直至所述上平台4的实际 运动曲线是否和所述姿态传感器7的运动曲线相反。

所述六自由度位移变化补偿平台的调试方法在六自由度位移变化补偿平台 过程中对各个工件进行调试，优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能，降 低现场调试的难度和缩短现场调试的周期。所述步骤A为在组装所述六自由度 位移变化补偿平台前，在1Mpa～3Mpa的低压下，对所述液压缸3进行开环调 试，以验证伺服阀2的控制性能和液压性能；当所述液压缸3的伸缩速度和伺 服阀2的开度相匹配，并且所述液压缸3伸缩过程流畅时，说明伺服阀2的控 制性能和液压性能良好。

所述步骤B通过所述电子尺6检测所述液压缸3的实际行程是否和设定行 程相同，验证闭环控制的可行性，当所述电子尺6检测所述液压缸3的实际行 程和设定行程相同，则说明所述控制器1的控制性能良好。

所述步骤C检测所述液压缸3的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随 误差，验证并提高闭环运动控制性能。对每个所述液压缸3进行PID闭环调节 校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值，则说明闭环运动控制性 能良好。

所述步骤D六个所述液压缸3进行联合调试，验证六个所述液压缸3的协 调性，若不能同步直线运动或互为正余弦曲线运动，则检查是否存在机械问题、 液压是否满足运动需求、以及伺服阀2的电压变化是否与控制指令相符合。

所述步骤E将上平台4、下平台5和六个液压缸3组装成所述六自由度位移 变化补偿平台，如图4所示，再次对六个所述液压缸3进行联合调试，验证六 自由度位移变化补偿平台的机械结构的性能和提高在负载情况下闭环运动控制 性能。

所述步骤F，所述控制器1根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压 缸3的伸缩，验证所述控制器1对六个所述液压缸3的控制性能。当所述上平 台4的实际运动曲线和上平台测试运动曲线不相同时，检查所述控制器1的运 动控制算法以及机电液是否存在问题，通过观察电子尺6反馈的数据变化来判 断是否符合预期。

所述步骤G通过任意摆动所述姿态传感器7，调试跟随运动性能和补偿运动 性能，进一步提高所述控制器1的闭环运动控制性能。

优选地，所述步骤D包括以下子步骤：

步骤D1，当六个所述液压缸3均通过步骤C的调试后，任意两个所述液压 缸3进行联合调试，直至任意两个所述液压缸3均能实现同步直线运动和互为 正余弦曲线运动为止；

步骤D2，当六个所述液压缸3均通过步骤D1的调试后，六个所述液压缸3 进行联合调试，以两个所述液压缸3为一组，直至三组所述液压缸3均能实现 同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止。所述步骤D先任意两个所述液压缸3 进行联合调试，验证两轴控制的协调性；然后，以两个所述液压缸3为一组， 六个所述液压缸3进行联合调试，验证六轴运动的协调性。

优选地，所述步骤C中的所述目标运动曲线为正弦运动曲线，所述PID闭 环调节校正为所述控制器1依次驱动六个所述液压缸3做正弦运动，以确定六 个所述液压缸3分别对应的PID闭环控制中的比例增益P_i、积分增益I_i和微分 增益D_i，其中(i＝1,2,...,6)，包括以下子步骤：

步骤C1，确定PID闭环控制中的微分增益D_i为零；

步骤C2，设定积分增益I_i＝0，驱动所述液压缸3做正弦运动，并且比例 增益P_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，比例增益P_i逐渐减小，直至振荡 消失，若所述液压缸3的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前比例增益 值M_i，并确定所述比例增益P_i的大小为所述当前比例增益值M_i的60％～70％；

步骤C3，确定所述比例增益P_i的大小后，驱动所述液压缸3做正弦运动， 并且积分增益I_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，积分增益I_i逐渐减小， 直至振荡消失，若所述液压缸3的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前 积分增益值Ν_i，并确定所述积分增益I_i的大小为所述当前积分增益值Ν_i的 150％～180％。

对每个所述液压缸3进行PID闭环调节校正，提高运动行程准确性。通过 步骤C1至C3，可精准快速地确定六个所述液压缸3对应的PID闭环控制的比例 增益P_i、积分增益I_i和微分增益D_i。根据多次试验发现，确定所述比例增益P_i的大小为所述当前比例增益值M_i的60％-70％；所述积分增益I_i的大小为所述当 前积分增益值Ν_i的150％-180％，校正准确度较高。

优选地，所述步骤F中，所述控制器1根据所述上平台测试运动曲线控制 六个所述液压缸3的伸缩的过程为：

步骤F1，如图3所示，在所述上平台4建立静坐标系OXYZ，选取所述上 平台4的外接圆的圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台5建立动坐标系 O′X′Y′Z′，选取所述下平台5的外接圆的圆心为动坐标系原点，定义初始状态 为动坐标系原点O′和静坐标系原点重合O，和所述控制器1存储六个所述液压 缸3的下铰接点B_i与上铰接点A_i之间的初始长度L_i，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F2，所述控制器1根据所述上平台测试运动曲线，获得所述上平台4 在所述上平台测试运动曲线中各个时刻的沿着X、Y、Z三个轴的预期线位移量q₁、 q₂、q₃和绕X、Y、Z三个轴的预期角位移量q₄、q₅、q₆，共生成所述上平台4 上六个自由度的位移量；

步骤F3,所述控制器1根据所述上平台4在所述上平台测试运动曲线中各个 时刻的预期线位移量q₁、q₂、q₃和预期角位移量q₄、q₅、q₆；求出六个所述 液压缸3的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸3的上铰 接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F4,所述控制器1通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系 的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述 下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i，其中

步骤F5,所述控制器1控制六个所述伺服阀2分别驱动对应的所述液压缸3 的活塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺6检测所述液 压缸3的实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台4的实际运 动曲线是否和所述上平台测试运动曲线相同。

由于波浪可以看作近似正弦运动，因此所述上平台测试运动曲线为正弦运 动曲线，更为真实模拟实际工作情况。通过转换矩阵T，将上铰接点Bi在动坐 标系的坐标值转换到静坐标系中，从而计算出上铰接点Bi和所述下铰接点A_i的 距离d_i以及所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i，驱动液压缸3的活塞杆运动直至 达到对应的预期伸缩量Δd_i，实现使所述上平台4的实际运动曲线和所述上平台 测试运动曲线相同。

优选地，所述步骤F1中还设定所述上平台4的半径为R_a，下平台5的半径 为R_b，上平台4和下平台5之间的初始高度为H，两铰接点的中垂线的夹角为 120°，铰接点与坐标轴的夹角为α_i；

步骤F3中，所述下铰接点Bi在动坐标系的坐标值为

所述上铰接点A_i在静坐标系的坐标值为

定义六个所述液压缸3的下铰接点分别为B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆， 即下铰接点B_i，其中(i＝1,2,...,6)；六个所述液压缸3的上铰接点分别为A₁、A₂、 A₃、A₄、A₅、A₆，即上铰接点A_i，其中(i＝1,2,...,6)，然后根据图3分别求出 下铰接点B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆的x轴坐标值、y轴坐标值和z轴坐标值， 以及上铰接点A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的x轴坐标值、y轴坐标值和z轴坐 标值。

由图3可知，下铰接点B₂的x轴坐标值其y轴坐 标值和其z轴坐标值B_2z＝H；

对于下铰接点B₂、B₆、B₄之间的中垂线的夹角为120°，则下铰接点B₆的 x轴坐标值其y轴坐标值 和其z轴坐标值B_6z＝H；下铰接点B₄的x轴坐 标值其y轴坐标值和 其z轴坐标值B_4z＝H；

由图3可知，下铰接点B₃的x轴坐标值其y轴坐标 值和其z轴坐标值B_3z＝H；

对于下铰接点B₃、B₁、B₅之间的中垂线的夹角为120°，则下铰接点B₁的 x轴坐标值其y轴坐标值和其z轴坐标值B_1z＝H；下铰接点B₅的x轴坐标值 其y轴坐标值和其z 轴坐标值B_5z＝H；

将上述下铰接点B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆的坐标值生成齐次矩阵为

同理，可得上铰接点A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的坐标值的齐次矩阵为

优选地，所述步骤G中，调试跟随运动过程为：

步骤G1，所述控制器1获取所述姿态传感器7的沿着X、Y、Z三个轴的线 位移量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所 述姿态传感器7上六个自由度的位移量；

步骤G2，所述控制器1根据所述姿态传感器7在步骤G1中的六个自由度的 位移量，求出六个所述液压缸3的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六 个所述液压缸3的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G3,所述控制器1通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系 的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述 下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i；

步骤G4,所述控制器1控制六个所述伺服阀2分别驱动对应的所述液压缸3 的活塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺6检测所述液 压缸3的实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台4的实际运 动曲线是否和所述姿态传感器7的运动曲线相同。

优选地，所述步骤G中，调试补偿运动过程为：

步骤G5，所述控制器1获取所述姿态传感器7的沿着X、Y、Z三个轴的线 位移量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所 述姿态传感器7上六个自由度的位移量；

步骤G6，所述控制器1根据所述姿态传感器7在步骤G5中的六个自由度的 位移量，求出六个所述液压缸3的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六 个所述液压缸3的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G7,所述控制器1通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系 的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述 下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i；

步骤G8,所述控制器1根据六个所述液压缸3的预期伸缩量Δd_i，得出六个 所述液压缸3对应的波浪补偿量K_i＝-Δd_i，然后控制六个所述伺服阀2分别驱 动对应的所述液压缸3的活塞杆运动直至达到对应的波浪补偿量K_i，检通过所 述电子尺6检测所述液压缸3的实际行程是否和波浪补偿量K_i相同，从而判断 所述上平台4的实际运动曲线是否和所述姿态传感器7的运动曲线相反。

优选地，所述步骤D中，若所述液压缸3不能实现同步直线运动和互为正 余弦曲线运动，则调试所述液压缸3的液压和所述伺服阀2的电压。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本 发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的 解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具 体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，通过控制器对六自由度位移变化补偿平台的液压缸和伺服阀进行调试，所述六自由度位移变化补偿平台由上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个液压缸组装成，一个所述液压缸由一个所述伺服阀驱动，所述控制器控制六个所述伺服阀，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸分别通过对应地所述伺服阀接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下，所述控制器控制所述伺服阀的不同开度，对所述液压缸进行开环调试；直至所述液压缸的伸缩速度和伺服阀的开度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，则所述液压缸通过所述开环调试；

步骤B，当六个所述液压缸均通过步骤A的调试后，在所述液压缸安装电子尺，所述控制器调试所述液压缸的伸缩行程，通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；

步骤C，当六个所述液压缸均通过步骤B的调试后，所述控制器生成目标运动曲线，并控制所述液压缸跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压缸的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；

步骤D，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；

步骤E，当六个所述液压缸均通过步骤D的调试后，将上平台、下平台和六个液压缸组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；

步骤F，当六个所述液压缸均通过步骤E的调试后，所述控制器设定上平台测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，检测所述上平台的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；

步骤G，当六个所述液压缸均通过步骤F的调试后，所述控制器和姿态传感器建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同；

再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。

2.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于，所述步骤D包括以下子步骤：

步骤D1，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，任意两个所述液压缸进行联合调试，直至任意两个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；

步骤D2，当六个所述液压缸均通过步骤D1的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，以两个所述液压缸为一组，直至三组所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止。

3.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：

所述步骤C中的所述目标运动曲线为正弦运动曲线，所述PID闭环调节校正为所述控制器依次驱动六个所述液压缸做正弦运动，以确定六个所述液压缸分别对应的PID闭环控制中的比例增益P_i、积分增益I_i和微分增益D_i，其中(i＝1,2,...,6)，包括以下子步骤：

步骤C1，确定PID闭环控制中的微分增益D_i为零；

步骤C2，设定积分增益I_i＝0，驱动所述液压缸做正弦运动，并且比例增益P_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，比例增益P_i逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前比例增益值M_i，并确定所述比例增益P_i的大小为所述当前比例增益值M_i的60％～70％；

步骤C3，确定所述比例增益P_i的大小后，驱动所述液压缸做正弦运动，并且积分增益I_i由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，积分增益I_i逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前积分增益值Ν_i，并确定所述积分增益I_i的大小为所述当前积分增益值Ν_i的150％～180％。

4.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于，所述步骤F中，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩的过程为：

步骤F1，在所述上平台建立静坐标系OXYZ，选取所述上平台的外接圆的圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台建立动坐标系O′X′Y′Z′，选取所述下平台的外接圆的圆心为动坐标系原点，定义初始状态为动坐标系原点O′和静坐标系原点重合O，和所述控制器存储六个所述液压缸的下铰接点B_i与上铰接点A_i之间的初始长度L_i，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F2，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线，获得所述上平台在所述上平台测试运动曲线中各个时刻的沿着X、Y、Z三个轴的预期线位移量q₁、q₂、q₃和绕X、Y、Z三个轴的预期角位移量q₄、q₅、q₆，共生成所述上平台上六个自由度的位移量；

步骤F3,所述控制器根据所述上平台在所述上平台测试运动曲线中各个时刻的预期线位移量q₁、q₂、q₃和预期角位移量q₄、q₅、q₆；求出六个所述液压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤F4,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸的预期伸缩量Δd_i，其中

步骤F5,所述控制器控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否和所述上平台测试运动曲线相同。

5.根据权利要求4所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：

所述步骤F1中还设定所述上平台的半径为R_a，下平台的半径为R_b，上平台和下平台之间的初始高度为H，两铰接点的中垂线的夹角为120°，铰接点与坐标轴的夹角为α_i；

步骤F3中，所述下铰接点Bi在动坐标系的坐标值为

所述上铰接点A_i在静坐标系的坐标值为

6.根据权利要求5所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：所述步骤G中，调试跟随运动过程为：

步骤G1，所述控制器获取所述姿态传感器的沿着X、Y、Z三个轴的线位移量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所述姿态传感器上六个自由度的位移量；

步骤G2，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤G1中的六个自由度的位移量，求出六个所述液压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G3,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸的预期伸缩量Δd_i；

步骤G4,所述控制器控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δd_i，检通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和预期伸缩量Δd_i相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同。

7.根据权利要求6所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：所述步骤G中，调试补偿运动过程为：

步骤G5，所述控制器获取所述姿态传感器的沿着X、Y、Z三个轴的线位移量p₁、p₂、p₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p₄、p₅、p₆，共生成所述姿态传感器上六个自由度的位移量；

步骤G6，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤G5中的六个自由度的位移量，求出六个所述液压缸的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤G7,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述上铰接点B_i和所述下铰接点A_i的距离d_i以及所述液压缸的预期伸缩量Δd_i；

步骤G8,所述控制器根据六个所述液压缸的预期伸缩量Δd_i，得出六个所述液压缸对应的波浪补偿量K_i＝-Δd_i，然后控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活塞杆运动直至达到对应的波浪补偿量K_i，检通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和波浪补偿量K_i相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。

8.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：所述步骤D中，若所述液压缸不能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动，则调试所述液压缸的液压和所述伺服阀的电压。