專(zhuān)利名稱(chēng)：適用于模態(tài)空間控制的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，具體是ー種適用于模態(tài)空間控制的具有鏡像旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性質(zhì)的六自由并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于具有剛度高，承載能力大，精度高的特點(diǎn)，使其在航空航天、汽車(chē)測(cè)試及エ業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。鏡像旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由2p(p ^ 3)個(gè)直線(xiàn)執(zhí)行器、一個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及ー個(gè)固定平臺(tái)構(gòu)成的封閉多鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。其主要實(shí)現(xiàn)單自由度及多自由度空間中各種給定信號(hào)的精確控制，由于系統(tǒng)的強(qiáng)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特性，使得系統(tǒng)在物理空間內(nèi)各自由度之間存在強(qiáng)耦合性，這種強(qiáng)耦合性使傳統(tǒng)的鉸點(diǎn)空間單通道PID控制方法的控制品質(zhì)嚴(yán)重降低。將系統(tǒng)視為粘性比例阻尼系統(tǒng)，則可將此物理空間強(qiáng)耦合多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為模態(tài)空間無(wú)耦合的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)，運(yùn)用這種模態(tài)空間解耦控制方法，可大幅提高系統(tǒng)性能。然而當(dāng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)各個(gè)被動(dòng)關(guān)節(jié)上存在不可忽略的阻尼時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際為非粘性比例阻尼系統(tǒng)，在這種情況下，如何通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)使非粘性比例阻尼系統(tǒng)能夠近似為粘性比例阻尼系統(tǒng)從而使模態(tài)空間解耦控制仍然適用，成為ー個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了 ー種通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，使系統(tǒng)在被動(dòng)關(guān)節(jié)阻尼不可忽略的情況下仍然能夠采用模態(tài)空間解耦控制的優(yōu)化方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)步驟I :確定系統(tǒng)構(gòu)型由于被動(dòng)關(guān)節(jié)形式的不同，六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為雙端球絞SPS Spherical-Prismatic-Spherical>雙端萬(wàn)向節(jié)或虎克絞UCU :Universal-Cylindsical_Universal、下絞為萬(wàn)向節(jié)，上絞為球絞UPS :Universal-Prismatic_Spherical、下絞為球絞，上絞為萬(wàn)向節(jié)SPU :Spherical-Prismatic_Universal、根據(jù)實(shí)際需要，選取上述四種構(gòu)型中的ー種，并確定支腿數(shù)2p。步驟2 :生成各被動(dòng)關(guān)節(jié)阻尼陣。下鉸阻尼陣a.球鉸型
權(quán)利要求
1.適用于模態(tài)空間控制的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于方法如下步驟I:確定系統(tǒng)構(gòu)型由于被動(dòng)關(guān)節(jié)形式的不同，六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)分為雙端球絞 SPS :Spherical-Prismatic_Spherical、雙端萬(wàn)向節(jié) UCU Universal-Cylindsical-Universal>下絞為萬(wàn)向節(jié)，上絞為球絞 UPS :Universal-Prismatic_Spherical、下絞為球絞，上絞為萬(wàn)向節(jié) SPU :Spherical-Prismatic_Universal、根據(jù)實(shí)際需要，選取上述四種構(gòu)型中的ー種，并確定支腿數(shù)2p ；步驟2 :生成各被動(dòng)關(guān)節(jié)阻尼陣； 下鉸阻尼陣a.球鉸型Ccd = Z(JduJdu)(I)式⑴中 [倚が’刺''b.萬(wàn)向節(jié)或虎克鉸型Cdl = (^dil1X Jdil,X ) (2)Ccd2 = ^(jdi2,xjdi2,x)式⑵中Jdil,x =^ni,l^ni,l^di,X 5^ni,l =|1ナj,乃,I =h,iXZJdi2,x === _rni,l X K,i向量i為下鉸安裝平面與z軸的夾角，水平安裝時(shí)Z = [o 0 if；上鉸阻尼陣a.球鉸型Ccu = E(JUj>xJui,x)(3)式⑶中Ju,,=哥南 Vr(Xf)T Tt+Ttb.萬(wàn)向節(jié)或虎克鉸型Ccul =XfeAnJ (4)
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于模態(tài)空間控制的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，在六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在被動(dòng)關(guān)節(jié)阻尼不可忽略的情況下通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)使之近似為粘性比例阻尼系統(tǒng)，使得模態(tài)空間解耦控制器仍然能夠發(fā)揮其大幅提高系統(tǒng)控制特性的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明使得模態(tài)空間控制器的適用范圍大大增加。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102729249SQ20121021666
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者何景峰, 佟志忠, 姜洪洲, 田體先 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)