六自由度平臺

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1、山東建筑大學畢業(yè)設計外文文獻及譯文 振動隔離多軸機器人平臺 G. Satheesh庫馬爾，永貴斯里尼瓦薩和 T. Naga⑻an 精密工程和機械工程印度理工學院 Che nnai -600 036 電子郵件：huma n_flag@ 摘要 Stewart平臺在多軸振動控制領域的應用證明它在高速和六自由度運動控制方面很有 前途。關鍵冋題是Stewart平臺相關咼非線性和不確定性的動態(tài)。 Stewart平臺系統(tǒng)動力 學建模開發(fā)一個簡單的線性模型，固定使用剛體運動的牛頓-歐拉方程的立場Stewart平 臺的議案。阻尼和剛度矩陣被發(fā)現(xiàn)彼此成正比，所以簡化成動力學語言。為應用開發(fā)的動

2、 態(tài)模型的各種控制策略和系統(tǒng)的性能進行了研究， 以確定最佳的隔振應用適合的控制策略。 控制策略的建模和測試都是使用 MATLAB 口實驗驗證。 簡介 振動控制關鍵在于所有指向及定位系統(tǒng)的精度。振動控制，實現(xiàn)由被動和主動的方式。 而被動的方式是有效地引進無動力配置沒有不穩(wěn)定的風險。發(fā)現(xiàn)主動方式非常適合動態(tài)系 統(tǒng)，并承諾增加的隔離性能。在一般情況下，振動控制在高精度應用的要求，可以分為兩 個層次，隔振［1］在組件級和系統(tǒng)級結構振動抑制。振動隔離在組件級別將被稱為作為本文 振動主動控制。在組件級別的隔離，隔振裝置提供的銜接，同時降低之間的振動源及零部 件，這需要無振動的振動傳輸。其中，Stew

3、art平臺在多軸振動控制領域的應用證明它在 高速和六自由度（DOF運動控制方面很有前途，即使在一個比較大的負載 ［1，2, 4, 5］。 振動控制中的應用是相當不同的飛行模擬器使用或 Stewart平臺多自由度并聯(lián)機械 手。沖擊阻尼結構振動所需的驅動器是微米量級的順序，頻率響應性能應達到 kHz的范圍 內。力振動控制裝置所需的能力不同，按要求在不同的應用。另一方面， Stewart平臺機 械手有一個關鍵的缺點，對傳統(tǒng)的振動控制裝置，及其動力學的高非線性和不確定性。因 此，達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/數值的ODE系 統(tǒng)工具操縱的動態(tài)行為的研究，是一個

4、簡單的控制策略的應用，為隔振中的應用，結合沿。 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平臺的配置，比傳 統(tǒng)配置的優(yōu)勢，隔振，說明應用。第三節(jié)進行的牛頓 -歐拉的一般Stewart平臺及其應用 隔振問題的封閉形式的動態(tài)制定。系統(tǒng)通過一個簡單的PD控制算法得到的結果顯示，在第 六部分討論。 Stewart 平臺 Stewart平臺，如圖1所示，由一個底座連接移動板六可變長度驅動器。作為執(zhí)行機 構的長度變化，該平臺的移動板是能夠在所有 6個自由度的移動底板。 圖1: Stewart平臺 圖2：三次配置 這種機制有別于其他多自由度運動發(fā)電機，所有的驅動

5、器是直線運動執(zhí)行機構本身。 Stewart平臺的振動控制中的應用的重要特性之一是，如果軸向力可以測量和篩選，所有 的力量，因此，所有這些力量創(chuàng)造了振動可以消除，因為只有從基地轉移到移動盤的軸向 力。他們可以設計進行大負荷，并保持穩(wěn)定在無動力的配置。 三次配置 一般Stewart平臺的主要困難是運動強耦合和在任何直角方向的議案要求腿的運動， 導致控制設計的數學復雜。因此，“三次配置” [1]提出了振動控制應用。在圖2,頂點A12, A34高速公路，A56形式形成一個平面和B16, B23和B45形成了第二架飛機，底座和移動 板立方Stewart平臺，板塊之間的連接，形成了六條腿。 三次配置

6、有幾個獨特的功能，因為它在許多隔振應用 [1,4,5]。一個數來提，正交相鄰 的腿保證獨立執(zhí)行機構對被控制的移動板的議案。它有利于利用多自由度主動隔振問題的 SISO控制算法。它在各個方向的控制權力最大的均勻性和簡化了各執(zhí)行機構的議案和移動 板之間的運動關系。 牛頓-歐拉的形成 位移，加速度和力輸出，在移動板所造成的干擾，測量，被送到控制器。控制器產生 控制信號，并反饋到的每條腿的驅動器。執(zhí)行器產生反振動力量和穩(wěn)定的移動板。要學習 的干擾和控制部隊分別的原因和效果，徹底 Stewart平臺的運動學和動力學的知識是必要 的。 動態(tài)制定［6］和并聯(lián)機器人的動力學方程的推導是相當復雜的，

7、因為他們的閉環(huán)結構和 運動約束。歐拉-拉格朗日微分代數方程，這是相當復雜的解決，并導致大量的符號計算 偏導系統(tǒng)在制定結果。牛頓-歐拉的制定不需要衍生產品的評價，因此省卻了很多繁瑣的 計算。B.達斯古普塔等。［6］采用牛頓-歐拉方法開發(fā)的封閉形式的動力學方程的 Stewart平臺，這是前進的動力和控制系統(tǒng)的設計至關重要。一般 Stewart平臺有一個基 地，并通過球形關節(jié)(6-SPS)，或一個球形關節(jié)連接在一端連接 6個擴展腿平臺，萬向節(jié) (6-UPS在其他。用于振動隔離應用本文僅 6-UPS Stewart平臺的動力學方程。 圖3: —條腿的詳情， 一條腿的運動學和動力學推導出考

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

9、式將得到 -5 - 山東建筑大學畢業(yè)設計外文文獻及譯文 -# - 山東建筑大學畢業(yè)設計外文文獻及譯文 解決的任務空間動力學方程，我們得到運動方程 (8) 歐拉制定了 FEXT和文部省的外部力量和外部的時刻（干擾）進行控制。推導牛頓 詳細的參考[6] 控制法則 “對使用一個簡單的PD控制算法，使用下面給出的任務空間的表達，產生反振動力量 對于正弦波輸入系統(tǒng)響應如圖4所示。Z方向的答復，并沒有控制。 "iasi = | K.p [ K.p2 |（ lort） + 山呂弓|{ ） （9） t .：廠 | I： I - ■:| ■ ?、、、?_

10、■ - \ - ■ （ 10） 結論為主動隔振應用的一個合適的配置標識和 Stewart平臺的正向動力學研究和應用 隔振問題，利用牛頓-歐拉的制定。制定實施使用 MATLABS序和一組模擬結果如插圖所 示。主動隔振一個簡單的PD控制律的開發(fā)利用系統(tǒng)的位置和速度，被認為是有效的。 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，在z萬向 參考文獻 1.乙 賈森耿和Leonard S.海恩斯,六自由度自由度振動主動控制卷控制系統(tǒng)技術,采用

11、Stewart平臺，IEEE交易。2，三月，第45-53頁，第1期，1994年。 2?新西蘭金，李經緯，細長結構的多軸振動控制使用 Stewart平臺機械手，機制和機械原 理，卷。36，第 1253 年- 1269，2001。 3. 巴斯卡爾?達斯古普塔，Stewart平臺機械手的TS Mruthyunjaya -回顧，機械工程學 報，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) 使用軟驅動器和多傳感器，第 21屆年度自動化學報制導與控制會議，1998年2月。 5. 斯帕諾斯，等。人，六軸隔振，行政協(xié)調會，1995年進行的法律程序。 6. 巴斯卡爾?達斯古普塔，TSMruthyunjaya，通過牛頓-歐拉方法，機制和機理論，卷 一般Stewart平臺的封閉形式的動態(tài)方程。 33，第7號，第993-1012頁，1998年。 -7 -