六自由度并联机构模态空间解耦控制

发布时间：2024-03-22 22:41

　　针对六自由度并联机构运行过程中自由度间的耦合影响控制精度的问题,本文提出一种基于模态空间的计算力矩控制策略。建立了六自由度并联机构关节空间下的动力学方程和振动模型,推导其模态解耦矩阵并分析各自由度间的耦合特性,基于模态空间设计了计算力矩控制器并进行了仿真研究。仿真表明:相较于传统的关节空间计算力矩控制器,模态空间计算力矩控制器能有效抑制六自由度并联机构自由度间的耦合,同时还可以实现各控制通道的独立控制,达到了降低控制难度的目的。

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【部分图文】：

图1Stewart并联机构简图

本文所研究的六自由度并联机构为Stewart型并联机构,简图如图1所示。下平台一般固连在地面上,又称作静平台;上平台一般用作运动模拟,又称作动平台;动、静平台之间有6条驱动支腿,驱动支腿的2端分别与动、静平台铰接,连接处分别称作上、下铰点;坐标系A和坐标系B分别为系统的动、静坐标....

图2Stewart并联机构振动模型

Stewart并联机构可以等效为一个六自由度振动系统,各个支腿可以等效为线性弹簧,弹簧的2端分别连接系统的动、静平台,该振动系统的示意图如图2所示。可以采用模态理论对其进行特征分析,求出系统模态参数,包括系统的模态频率、模态振型等。

图3模态空间计算力矩控制

模态空间下的计算力矩控制方法的控制框图如图3所示。3仿真结果对比与分析

图4Stewart并联机构Simulink/Multibody模型

图5是在Matlab/Simulink中搭建的模态计算力矩控制方案仿真系统,模块1为信号发生器;模块2为运动学计算模块;模块3为模态计算模块,主要功能是计算模态质量矩阵和模态解耦矩阵;模块4为模态变换模块,主要为模态变换矩阵的计算并将关节信号转换为模态信号;模块5为模态计算力矩控....

本文编号：3935057