六自由度Stewart控制系統matlab模擬,帶GUI介面

1.課題概述

六自由度Stewart平臺控制系統是一種高精度、高穩定性的運動模擬裝置，廣泛應用於飛行模擬、汽車駕駛模擬、虛擬現實、精密定位等領域。其工作原理基於Stewart機構（也稱為並聯機構）的設計理念，透過六個獨立的線性致動器（通常為液壓缸或電動推杆）連線固定基座與移動平臺，實現對平臺上負載在三維空間內六個自由度（三維平移X、Y、Z和三維旋轉-roll、pitch、yaw）的精確控制。

2.系統模擬結果

3.核心程式與模型

版本：MATLAB2022a

function x_slider_Callback(hObject, eventdata, handles)

max_x= 4;       % x
min_x= -4;      % x 

slide= get(hObject,'Value');

handles.x= slide * (max_x - min_x)  +min_x;
x_pos    = num2str(handles.x);
handles.trans(1)= handles.x;


guidata(hObject, handles);

stewart_cal(handles);

% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function x_slider_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
set(hObject,'BackgroundColor',[.9 .9 .9]);
end

max_x= 4;       % x ?
min_x= -4;      % x ?

slide= get(hObject,'Value');
handles.x= slide * (max_x - min_x)  +min_x;
handles.trans(1)= handles.x;
guidata(hObject, handles)


function y_slider_Callback(hObject, eventdata, handles)

max_y = 4;           % y ?
min_y = -4;          % y ?
slide= get(hObject,'Value');

handles.y= slide * (max_y - min_y)  + min_y;
y_pos= num2str(handles.y);
handles.trans(2)= handles.y;


guidata(hObject, handles); 
stewart_cal(handles);


function y_slider_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
set(hObject,'BackgroundColor',[.9 .9 .9]);
end

max_y = 4;           % y 
min_y = -4;          % y 

slide= get(hObject,'Value');
handles.y= slide * (max_y - min_y)  + min_y;
handles.trans(2)= handles.y;
guidata(hObject, handles); 

function z_slider_Callback(hObject, eventdata, handles)

max_z = 4;           % z
min_z = -4;          % z

slide= get(hObject,'Value');

handles.z= slide * (max_z - min_z)  + min_z;
z_pos= num2str(handles.z);
handles.trans(3)= handles.z;% 

guidata(hObject, handles);

stewart_cal(handles);
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4.系統原理簡介

Stewart平臺由固定基座、移動平臺、六個線性致動器（記為A、B、C、D、E、F）以及相應的球鉸鏈組成。每個致動器由兩段連桿構成，一段固定在基座上，另一段透過球鉸鏈與移動平臺相連。致動器內部安裝有位移感測器和伺服驅動裝置，可以精確控制連桿長度。致動器與平臺連線點形成一個頂點，六個頂點共同定義了移動平臺的幾何中心。設平臺幾何中心為O，六個頂點分別為P_i(i=1,2,3,4,5,6)，對應致動器長度為l_i。則Stewart平臺的幾何構造可描述如下：

平臺運動學建模的核心是建立平臺位姿（位置和姿態）與六個致動器長度之間的關係。這裡採用齊次座標系表示平臺位姿，設平臺當前位姿為T=[R|t]，其中R為旋轉矩陣，t為平移向量。對於任意一個頂點P_i，其在基座座標系和平臺座標系下的位置分別為P_{ib}和P_{ip}。