Stewart平台的综合谐振频率研究

载人的大惯量Stewart平台,多采用液压伺服系统驱动,其必然存在液压-机械综合谐振问题。这是由于油液的可压缩性、传动铰链的弹性及负载惯性等引起的。本文首先根据力-变形关系推导出Stewart平台的刚度矩阵,然后分别根据铰链和液压缸各自组成构件的串并联关系,推导出三维万向铰链和液压弹簧刚度的数学模型。进而建立了液压Stewart平台的无阻尼动力学方程,并据此研究了系统的综合谐振频率。理论计算与实验结果表明,平台的位姿、油液与铰链的刚度等因素决定了系统的综合谐振频率。     

大型射电望远镜馈源舱对Stewart平台扰动的响应

Stewart平台作为馈源位姿精调机构安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中 ,与悬索对馈源舱位姿的粗调机构一起 ,构成馈源位姿的两级调整系统。模拟了当Stewart平台对馈源位姿进行精调时 ,馈源舱由于Stewart平台反作用力的扰动而产生的位移响应。根据模拟分析结果和观测精度要求 ,提出了保证馈源位姿两级调整方案成功实施的改进设计     

考虑液压缸影响的Stewart平台动力学分析

由于液压系统的特点及Stewart平台的结构特性,液压驱动Stewart平台得到越来越广泛的应用.针对负载小的情况,在对Stewart平台进行运动学分析时,考虑了缸铰点的速度和加速度.详细分析液压缸缸筒、活塞杆两体由于重力和惯性力的作用,在平动和转动时对Stewart平台动力学分析时产生的影响.建立包括液压缸影响的、详细的Stewart平台动力学模型,为Stewart平台的准确设计、分析和控制奠定基础.     

六自由度Stewart平台液压油路的改进设计

相比六自由度Stewart平台的电动缸或者滚珠丝杠传动驱动型式,以液压缸作为驱动元件的液压传动方式有着无法比拟的优势。但是,该种驱动方式需要进行专门的液压油路设计。文中针对六自由度Stewart平台的特点,对在实验研究过程中产生的系统安全性问题进行了分析,提出了一种改进油路的方案。     

基于线驱动并联机构的FAST馈源平台位姿测量方法

"中国天眼"——500 m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)日前已投入使用,其独创的光机电一体化馈源支撑方案使得结构重量降低2个数量级。在6根柔索对馈源舱进行初步定位的基础上,舱内的AB轴机构和精调Stewart平台支撑起馈源平台,并进行实时位姿补偿以实现馈源对天文目标的高精度跟踪。为避免通过各级驱动关节反馈值计算馈源平台位姿时,不能反映杆件弹性变形、铰链间隙引入的馈源平台误差,提出一种基于线驱动并联机构的馈源平台6自由度位姿直接测量方法,研究了测量系统的数学模型,利用机构构型的特点简化了线驱动并联机构的位姿正解算法。通过将简化后的位姿正解算法与传统6自由度机构位姿正解算法进行对比,验证了该方法的有效性和实时性;进一步分析了基于该方法的测量系统误差来源,得出了机构参数的误差映射关系。数值仿真结果表明:基于线驱动并联机构6自由度位姿测量系统具有误差平均效应,通过拉线连接点优化布局能够达到0.5 mm和0.025°的测量精度。     

基于神经网络PID控制的液压驱动Stewart平台稳定性研究

Stewart平台运动轨迹容易受到外界波形的干扰,导致其运动轨迹输出误差较大,稳定性较差。对此,创建了液压驱动Stewart平台简图模型,推导了连杆动力学方程式。设计了液压驱动机构,给出了液压流量控制方程式。引用PID控制器并进行改进,设计了神经网络PID控制器。采用Matlab软件对Stewart平台两种控制方法进行仿真,将仿真结果进行对比和分析。结果显示:在无干扰环境中,两种控制器都能较好地实现Stewart平台运动轨迹的跟踪任务,差别不大;在有干扰环境中,采用PID控制器的Stewart平台运动轨迹输出误差较大,稳定性较差,而采用神经网络PID控制器,Stewart平台运动轨迹输出误差较小,稳定性较好。采用神经网络PID控制器,Stewart平台能够自适应调节控制参数,降低外界波形对平台运动轨迹的影响,提高Stewart平台运动的稳定性。     

基于压电陶瓷的并联六自由度平台的位姿控制模型与验证

针对传统电机驱动的小型Stewart平台无法达到纳米级定位的问题,设计了一种基于压电陶瓷的并联六自由度平台。该平台采用球副连接、对称分布及单层结构的设计,起到提升小型Stewart平台的定位精度的目的。通过分析并联六自由度平台定位原理,构建了6个自由度的位姿控制模型。通过仿真软件进行有限元分析,同时,在实体样机上进行实验分析,验证位姿控制模型的正确性。分析结果显示：并联六自由度平台沿X、Y和Z方向的行程均为-13.48～13.99μm,沿U、V方向的行程均为-616.59～639.17μrad,沿W方向的行程为-406.02～391.68μrad。目标位移与实验结果的最大误差为3.71%,验证了位姿控制模型的正确性。     

基于绳驱并联机器人系统刚度的力/位混合控制

对8绳6自由度绳驱并联机器人进行支撑刚度分析，基于刚度模型进行了力/位混合控制研究。首先，对绳驱并联机器人进行系统描述；接着，根据矢量封闭原理进行运动学分析，并对动平台进行受力分析，推导出静力平衡方程；然后，在操作空间通过刚度矩阵建立负载变化与位姿变化之间的关系，推导出支撑刚度的解析表达式，进而分析了影响支撑刚度的因素。另外，考虑系统刚度、动平台位姿精度和力控制稳定性等因素，综合出力/位混合控制器。仿真结果表明，在系统刚度基础上提出的力/位混合控制策略有效降低了动平台的位姿误差。最后，通过实验验证了刚度模型与力/位混合控制策略的准确性和有效性。     

六自由度Stewart平台误差建模及误差补偿分析

以六自由度Stewart平台为研究对象,分析了Stewart平台误差来源,同时为提高Stewart平台工作质量,引入了一种有利于提高Stewart平台精度的运动学标定方法,并运用运动学逆解方法建立了Stewart平台误差模型,进一步计算出平台输出端位姿,此外,还提出了运用最小二乘法实现运动参数测量的方法。     

Stewart平台运动学仿真分析

Stewart平台的运动学分析是确定系统结构参数、设计液压动力机构、确定系统流量、选择伺服阀的基础和前提。根据Stewart平台机构学原理,在ADAMS/View模块下建立了系统的虚拟样机模型,并对其添加约束和驱动后进行了运动学仿真,得到了各作动器运动参数在不同运动姿态时的变化规律。该方法避免了大量的数学计算与计算机编程工作,通过CAE方法实现了对Stewart平台的运动学仿真。