六自由度平臺(tái)

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1、山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 振動(dòng)隔離多軸機(jī)器人平臺(tái) G. Satheesh庫馬爾，永貴斯里尼瓦薩和 T. Naga⑻an 精密工程和機(jī)械工程印度理工學(xué)院 Che nnai -600 036 電子郵件：huma n_flag@ 摘要 Stewart平臺(tái)在多軸振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用證明它在高速和六自由度運(yùn)動(dòng)控制方面很有 前途。關(guān)鍵冋題是Stewart平臺(tái)相關(guān)咼非線性和不確定性的動(dòng)態(tài)。 Stewart平臺(tái)系統(tǒng)動(dòng)力 學(xué)建模開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的線性模型，固定使用剛體運(yùn)動(dòng)的牛頓-歐拉方程的立場(chǎng)Stewart平 臺(tái)的議案。阻尼和剛度矩陣被發(fā)現(xiàn)彼此成正比，所以簡(jiǎn)化成動(dòng)力學(xué)語言。為應(yīng)用開發(fā)的動(dòng)

2、 態(tài)模型的各種控制策略和系統(tǒng)的性能進(jìn)行了研究， 以確定最佳的隔振應(yīng)用適合的控制策略。 控制策略的建模和測(cè)試都是使用 MATLAB 口實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 簡(jiǎn)介 振動(dòng)控制關(guān)鍵在于所有指向及定位系統(tǒng)的精度。振動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)和主動(dòng)的方式。 而被動(dòng)的方式是有效地引進(jìn)無動(dòng)力配置沒有不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)現(xiàn)主動(dòng)方式非常適合動(dòng)態(tài)系 統(tǒng)，并承諾增加的隔離性能。在一般情況下，振動(dòng)控制在高精度應(yīng)用的要求，可以分為兩 個(gè)層次，隔振［1］在組件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)振動(dòng)抑制。振動(dòng)隔離在組件級(jí)別將被稱為作為本文 振動(dòng)主動(dòng)控制。在組件級(jí)別的隔離，隔振裝置提供的銜接，同時(shí)降低之間的振動(dòng)源及零部 件，這需要無振動(dòng)的振動(dòng)傳輸。其中，Stew

3、art平臺(tái)在多軸振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用證明它在 高速和六自由度（DOF運(yùn)動(dòng)控制方面很有前途，即使在一個(gè)比較大的負(fù)載 ［1，2, 4, 5］。 振動(dòng)控制中的應(yīng)用是相當(dāng)不同的飛行模擬器使用或 Stewart平臺(tái)多自由度并聯(lián)機(jī)械 手。沖擊阻尼結(jié)構(gòu)振動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)器是微米量級(jí)的順序，頻率響應(yīng)性能應(yīng)達(dá)到 kHz的范圍 內(nèi)。力振動(dòng)控制裝置所需的能力不同，按要求在不同的應(yīng)用。另一方面， Stewart平臺(tái)機(jī) 械手有一個(gè)關(guān)鍵的缺點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的振動(dòng)控制裝置，及其動(dòng)力學(xué)的高非線性和不確定性。因 此，達(dá)斯古普塔等提到的有待解決的問題之一。［3］通過廣泛的模擬和分析/數(shù)值的ODE系 統(tǒng)工具操縱的動(dòng)態(tài)行為的研究，是一個(gè)

4、簡(jiǎn)單的控制策略的應(yīng)用，為隔振中的應(yīng)用，結(jié)合沿。 本文組織如下：在第二節(jié)中，我們將提出我們?yōu)槭裁词褂萌?Stewart平臺(tái)的配置，比傳 統(tǒng)配置的優(yōu)勢(shì)，隔振，說明應(yīng)用。第三節(jié)進(jìn)行的牛頓 -歐拉的一般Stewart平臺(tái)及其應(yīng)用 隔振問題的封閉形式的動(dòng)態(tài)制定。系統(tǒng)通過一個(gè)簡(jiǎn)單的PD控制算法得到的結(jié)果顯示，在第 六部分討論。 Stewart 平臺(tái) Stewart平臺(tái)，如圖1所示，由一個(gè)底座連接移動(dòng)板六可變長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)器。作為執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的長(zhǎng)度變化，該平臺(tái)的移動(dòng)板是能夠在所有 6個(gè)自由度的移動(dòng)底板。 圖1: Stewart平臺(tái) 圖2：三次配置 這種機(jī)制有別于其他多自由度運(yùn)動(dòng)發(fā)電機(jī)，所有的驅(qū)動(dòng)

5、器是直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身。 Stewart平臺(tái)的振動(dòng)控制中的應(yīng)用的重要特性之一是，如果軸向力可以測(cè)量和篩選，所有 的力量，因此，所有這些力量創(chuàng)造了振動(dòng)可以消除，因?yàn)橹挥袕幕剞D(zhuǎn)移到移動(dòng)盤的軸向 力。他們可以設(shè)計(jì)進(jìn)行大負(fù)荷，并保持穩(wěn)定在無動(dòng)力的配置。 三次配置 一般Stewart平臺(tái)的主要困難是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)耦合和在任何直角方向的議案要求腿的運(yùn)動(dòng)， 導(dǎo)致控制設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)復(fù)雜。因此，“三次配置” [1]提出了振動(dòng)控制應(yīng)用。在圖2,頂點(diǎn)A12, A34高速公路，A56形式形成一個(gè)平面和B16, B23和B45形成了第二架飛機(jī)，底座和移動(dòng) 板立方Stewart平臺(tái)，板塊之間的連接，形成了六條腿。 三次配置

6、有幾個(gè)獨(dú)特的功能，因?yàn)樗谠S多隔振應(yīng)用 [1,4,5]。一個(gè)數(shù)來提，正交相鄰 的腿保證獨(dú)立執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)被控制的移動(dòng)板的議案。它有利于利用多自由度主動(dòng)隔振問題的 SISO控制算法。它在各個(gè)方向的控制權(quán)力最大的均勻性和簡(jiǎn)化了各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的議案和移動(dòng) 板之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 牛頓-歐拉的形成 位移，加速度和力輸出，在移動(dòng)板所造成的干擾，測(cè)量，被送到控制器?？刂破鳟a(chǎn)生 控制信號(hào)，并反饋到的每條腿的驅(qū)動(dòng)器。執(zhí)行器產(chǎn)生反振動(dòng)力量和穩(wěn)定的移動(dòng)板。要學(xué)習(xí) 的干擾和控制部隊(duì)分別的原因和效果，徹底 Stewart平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的知識(shí)是必要 的。 動(dòng)態(tài)制定［6］和并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)是相當(dāng)復(fù)雜的，

7、因?yàn)樗麄兊拈]環(huán)結(jié)構(gòu)和 運(yùn)動(dòng)約束。歐拉-拉格朗日微分代數(shù)方程，這是相當(dāng)復(fù)雜的解決，并導(dǎo)致大量的符號(hào)計(jì)算 偏導(dǎo)系統(tǒng)在制定結(jié)果。牛頓-歐拉的制定不需要衍生產(chǎn)品的評(píng)價(jià)，因此省卻了很多繁瑣的 計(jì)算。B.達(dá)斯古普塔等。［6］采用牛頓-歐拉方法開發(fā)的封閉形式的動(dòng)力學(xué)方程的 Stewart平臺(tái)，這是前進(jìn)的動(dòng)力和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。一般 Stewart平臺(tái)有一個(gè)基 地，并通過球形關(guān)節(jié)(6-SPS)，或一個(gè)球形關(guān)節(jié)連接在一端連接 6個(gè)擴(kuò)展腿平臺(tái)，萬向節(jié) (6-UPS在其他。用于振動(dòng)隔離應(yīng)用本文僅 6-UPS Stewart平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程。 圖3: —條腿的詳情， 一條腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)出考

8、慮和表達(dá)的約束力量在腿頂部的球形關(guān)節(jié)。然后, 獲得完整的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程考慮平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。 Stewart平臺(tái)腿的運(yùn)動(dòng)學(xué) 位置分析.從圖3的向量回路方程寫為 S = q + t - b (1) 腿的長(zhǎng)度 L = | S | (2) 速度分析.平臺(tái)點(diǎn) （3） 滑動(dòng)速度之間的兩部分腿 （4） 加速分析的速度.加速平臺(tái)的連接點(diǎn) 左=『+ c X q -+- rn x （rfj x 今〉 （5） 腿的動(dòng)態(tài)分析 所有腿在普通情況下 ＜丘》=0孑一G逐癥+扶；一遇乓 （6） 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的移動(dòng)平臺(tái) 平臺(tái)的基本框架表示的重力中心位置向量的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的一般表達(dá)

9、式將得到 -5 - 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 -# - 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 解決的任務(wù)空間動(dòng)力學(xué)方程，我們得到運(yùn)動(dòng)方程 (8) 歐拉制定了 FEXT和文部省的外部力量和外部的時(shí)刻（干擾）進(jìn)行控制。推導(dǎo)牛頓 詳細(xì)的參考[6] 控制法則 “對(duì)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的PD控制算法，使用下面給出的任務(wù)空間的表達(dá)，產(chǎn)生反振動(dòng)力量 對(duì)于正弦波輸入系統(tǒng)響應(yīng)如圖4所示。Z方向的答復(fù)，并沒有控制。 "iasi = | K.p [ K.p2 |（ lort） + 山呂弓|{ ） （9） t .：廠 | I： I - ■:| ■ ?、、、?_

10、■ - \ - ■ （ 10） 結(jié)論為主動(dòng)隔振應(yīng)用的一個(gè)合適的配置標(biāo)識(shí)和 Stewart平臺(tái)的正向動(dòng)力學(xué)研究和應(yīng)用 隔振問題，利用牛頓-歐拉的制定。制定實(shí)施使用 MATLABS序和一組模擬結(jié)果如插圖所 示。主動(dòng)隔振一個(gè)簡(jiǎn)單的PD控制律的開發(fā)利用系統(tǒng)的位置和速度，被認(rèn)為是有效的。 u- W *> 訐打 04 Tmr M B ?亠― 04 4 — ■ Ttevwfe 卜 4 圖4:與無控制的系統(tǒng)響應(yīng)，在z萬向 參考文獻(xiàn) 1.乙 賈森耿和Leonard S.海恩斯,六自由度自由度振動(dòng)主動(dòng)控制卷控制系統(tǒng)技術(shù),采用

11、Stewart平臺(tái)，IEEE交易。2，三月，第45-53頁，第1期，1994年。 2?新西蘭金，李經(jīng)緯，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的多軸振動(dòng)控制使用 Stewart平臺(tái)機(jī)械手，機(jī)制和機(jī)械原 理，卷。36，第 1253 年- 1269，2001。 3. 巴斯卡爾?達(dá)斯古普塔，Stewart平臺(tái)機(jī)械手的TS Mruthyunjaya -回顧，機(jī)械工程學(xué) 報(bào)，卷。35，第 15 - 40 歲，2001 年。 4. D.塞耶 J. Vagners ，A. Vonflowtow ， C. Hardham, K.斯克里布納，SIXAXIS隔振系統(tǒng) 使用軟驅(qū)動(dòng)器和多傳感器，第 21屆年度自動(dòng)化學(xué)報(bào)制導(dǎo)與控制會(huì)議，1998年2月。 5. 斯帕諾斯，等。人，六軸隔振，行政協(xié)調(diào)會(huì)，1995年進(jìn)行的法律程序。 6. 巴斯卡爾?達(dá)斯古普塔，TSMruthyunjaya，通過牛頓-歐拉方法，機(jī)制和機(jī)理論，卷 一般Stewart平臺(tái)的封閉形式的動(dòng)態(tài)方程。 33，第7號(hào)，第993-1012頁，1998年。 -7 -