六自由度运动渠道PID操控办理体系仿真研讨
来源:米乐体育官方网站入口 发布时间:2025-01-14 10:02:26Stewart渠道的呈现始于1965年德国学者Stewart创造的具有六自由度运动才能的并联组织飞翔模拟器。现在经典的Stewart渠道组织由上、下两个渠道和六个可弹性的支腿以及它们之间的衔接铰链构成,其下渠道一般为基台(Base-platform),上渠道一般为负载渠道(Payload-platform)(即Stewart渠道的作业渠道)。Stewart渠道经过六个支腿的弹性运动能轻松完成负载渠道在作业空间范围内的六自由度运动,并具有刚度高、精度高、承载才能强、动态特性好等长处,因而近年来被大范围的运用于并联机床、精细定位渠道和振荡阻隔渠道等方面。
2 Stewart渠道组织参数和PID仿线年德国学者Stewart提出了一种具有六自由度运动才能的并联组织飞翔模拟器,它由上、下两个渠道和六个可弹性的支腿经过运动副衔接而成。后来这种六支腿的并联组织被命名为Stewart渠道,然后拓荒了研讨并联组织的新篇章。Stewart渠道作为典型的并联组织,与串联组织相较具有精度高、刚度大、结构安稳、承载才能强、运动惯量小、动态特性好等长处,因而从Stewart渠道诞生以来遭到各国许多学者重视,并在理论和运用范畴获得了适当丰盛的效果。但相对串联组织而言,并联组织的开展只要短短的几十年,跟着Stewart台在理论研讨范畴的深化,在新的运用范畴的不断测验,近年来又出现了一些急需解决的新问题,比方本课题研讨的Stewart渠道的动力学问题等。
运用驱动空间运动状况反应办法求解Stewart渠道的正动力学问题。其含义在于运用Stewart渠道的闭环动力学模型完成了Stewart渠道的正动力学和Stewart渠道的运动学正解的求解,避开了直接树立Stewart渠道的正动力学模型和直接求解Stewart渠道的运动学正解问题的杂乱性。
关键词:Stewart渠道,六自由度,基台运动,动力学模型,Newton-Euler法
1、根据Dasgupta提出的在基台固定情况下的Stewart渠道的动力学模型,在
Matlab/Simulink环境下树立了Stewart渠道闭环动力学仿真体系。其含义在于运用该仿真体系能对一般的基台在固定情况下的Stewart渠道的动力学特性进行仿线、剖析了运用使命空间运动状况反应办法求解Stewart渠道的逆动力学问题,
从理论的视点来看,对Stewart渠道的研讨阅历了组织学、运动学、动力学和
操控这样的大致进程。在Stewart等人刚提出这种具有六支腿的并联组织作为飞翔模拟器时,并不是今日咱们研讨的Stewart渠道组织的姿态,而是经过了在组织学上的一个杂乱认知进程,其时参加研讨与评论的有Stewart、Meier、Easten、Gough、Hunt等人。随后,许多学者也提出了众多与Stewart渠道这种组织方式不同的具有六自由度运动才能的并联组织。但人们一直把Stewart渠道视为最经典的具有六自由度运动才能的并联组织之一,并开端侧重研讨这种并联组织带来的一些新的赋有挑战性的运动学问题,比方Stewart渠道并联组织的运动学正解问题。从而从研讨Stewart渠道的运动学问题到动力学和操控问题是十分天然的工作。但就现在而言,Stewart渠道在动力学范畴和操控范畴获得的效果并不多。虽然许多学者运用各类经典的动力学办法测验树立了Stewart渠道的动力学模型,至少现在还没有一个较完善且具有普遍含义的动力学模型。
Stewart渠道在并联机床和精细定位渠道方面的运用相对老练,已有实用化的产品供给商场。Stewart渠道运用于六自由度振荡阻隔渠道的研讨与开发相对开展较晚,不只开发的体系远未到达实用化水平,其理论范畴的研讨也多属空白,其终究的原因是运用于振荡阻隔的Stewart渠道的基台是运动的,随之而带来许多新的问题。到现在为止,在Stewart渠道的理论研讨方面已获得一些研讨效果,比方Mille(r1992)运用Lagrange动力学方程树立了Stewart渠道的动力学模型;Dasgupta和Mruthyunjaya(1998)运用Newton-Euler动力学方程推导出闭合方式的Stewart渠道的动力学模型;Codourey和Burdet(1997)、Wang和Gosselin(1998)、Tsai(2000)等人别离运用虚功原理树立了Stewart渠道的逆动力学模型。可是,上述关于Stewart渠道的动力学模型都是在假定Stewart渠道的基台固定不动的情况下树立的。