适用于模态空间控制的六自由度并联机构参数优化方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于模态空间控制的六自由度并联机构参数优化方法，在六自由度并联机构在被动关节阻尼不可忽略的情况下通过改变结构参数使之近似为粘性比例阻尼系统，使得模态空间解耦控制器仍然能够发挥其大幅提高系统控制特性的优势，本发明专利技术使得模态空间控制器的适用范围大大增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制及结构优化领域，具体是ー种适用于模态空间控制的具有镜像旋转对称性质的六自由并联机构结构參数优化方法。
技术介绍
六自由度并联机构由于具有刚度高，承载能力大，精度高的特点，使其在航空航天、汽车测试及エ业生产等领域得到了广泛的应用。镜像旋转对称六自由度并联机构是由2p(p ^ 3)个直线执行器、一个运动平台及ー个固定平台构成的封闭多链式结构。其主要实现单自由度及多自由度空间中各种给定信号的精确控制，由于系统的强非线性动力学特性，使得系统在物理空间内各自由度之间存在强耦合性，这种强耦合性使传统的铰点空间单通道PID控制方法的控制品质严重降低。将系统视为粘性比例阻尼系统，则可将此物理空间强耦合多输入多输出(MIMO)系统转换为模态空间无耦合的单输入单输出(SISO)系统，运用这种模态空间解耦控制方法，可大幅提高系统性能。然而当并联机构各个被动关节上存在不可忽略的阻尼时，系统实际为非粘性比例阻尼系统，在这种情况下，如何通过改变结构參数使非粘性比例阻尼系统能够近似为粘性比例阻尼系统从而使模态空间解耦控制仍然适用，成为ー个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了 ー种通过结构參数优化，使系统在被动关节阻尼不可忽略的情况下仍然能够采用模态空间解耦控制的优化方法。本专利技术采用以下技术方案予以实现步骤I :确定系统构型由于被动关节形式的不同，六自由度并联机构可分为双端球绞SPS Spherical-Prismatic-Spherical>双端万向节或虎克绞UCU :Universal-Cylindsical_Universal、下绞为万向节，上绞为球绞UPS :Universal-Prismatic_Spherical、下绞为球绞，上绞为万向节SPU :Spherical-Prismatic_Universal、根据实际需要，选取上述四种构型中的ー种，并确定支腿数2p。步骤2 :生成各被动关节阻尼阵。下铰阻尼阵a.球铰型本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于模态空间控制的六自由度并联机构参数优化方法，其特征在于方法如下：步骤1：确定系统构型由于被动关节形式的不同，六自由度并联机构分为：双端球铰SPS：Spherical？Prismatic？Spherical、双端万向节UCU：Universal？Cylindsical？Universal、下铰为万向节，上铰为球铰UPS：Universal？Prismatic？Spherical、下铰为球铰，上铰为万向节SPU：Spherical？Prismatic？Universal、根据实际需要，选取上述四种构型中的一种，并确定支腿数2p；步骤2：生成各被动关节阻尼阵；下铰阻尼阵：a.球铰型Ccd=Σi=12p(Jdi,xTJdi,x)---(1)式(1)中：Jdi,x=[l~n.i|l‾i|1|l‾i|l~n,iT(A~im)TTT]b.万向节或虎克铰型Ccd1=Σi=12p(Jdi1,xTJdi1,x)(2)Ccd2=Σi=12p(Jdi2,xTJdi2,x)式(2)中：Jdi1,x=r‾ni,1r‾ni,1TJdi,x,r‾ni,1=r‾i,1|r‾i,1|,r‾i,1=l‾n,i×z‾Jdi2,x=r‾ni,2r‾ni,2TJdi,x,r‾ni,2=r‾i,2|r‾i,2|,r‾i,2=-r‾ni,1×l‾n,i向量为下铰安装平面与Z轴的夹角，水平安装时z‾=001T.上铰阻尼阵：a.球铰型Ccu=Σi=12p(Jui,xTJui,x)---(3)式(3)中：Jui,x=[l~n.i|l‾i|1|l‾i|l~n,iT(A~im)TTT+TT]b.万向节或虎克铰型Ccu1=Σi=12p(Jui1,xTJui1,x)(4)Ccu2=Σi=12p(Jui2,xTJui2,x)式(4)中：Jui1,x=r‾ni,3r‾ni,3TJui,x,r‾ni,3=r‾i,3|r‾i,3|,r‾i,3=l‾n,i×Tr‾Jui2,x=r‾ni,4r‾ni,4TJui,x,r‾ni,4=r‾i,4|r‾i,4|,r‾i,4=-r‾ni,3×l‾n,i向量为上铰安装平面与Z轴的夹角，水平安装时r‾=001T;执行器旋转方向阻尼阵：Cr=Σi=12p(Jr,iTJr,i)---(5)若上铰采用球铰形式，则Cr＝06×6式(5)中：Jr,i=l‾n,il‾n,iT0‾3×3TT式(1？5)中：为各个液压缸方向向量，为其单位向量，为各上铰点坐标向量，i＝1…2p；l‾n,2p=diag(1-11T)l‾n,1l‾n,2p-1=Rz23l‾n,1,l‾n,3=Rz23l‾n,5,...,l‾n,2p-3=Rz23l‾n,2p-1l‾n,2p-2=Rz23l‾n,2p,...,l‾n,4=Rz23l‾n,6,l‾n,2=Rz23l‾n,4a‾2p=diag(1-11T)a‾1a‾2p-1=Rz23a‾1,a‾3=Rz23a‾5,...,a‾2p-3=Rz23a‾2p-1a‾2p-2=Rz23a‾2p,...,a‾4=Rz23a‾6,a‾2=Rz23a&Ove...

【技术特征摘要】
1.适用于模态空间控制的六自由度并联机构參数优化方法，其特征在于方法如下步骤I:确定系统构型由于被动关节形式的不同，六自由度并联机构分为双端球绞 SPS :Spherical-Prismatic_Spherical、双端万向节 UCU Universal-Cylindsical-Universal>下绞为万向节，上绞为球绞 UPS :Universal-Prismatic_Spherical、下绞为球绞，上绞为万向节 SPU :Spherical-Prismatic_Universal、根据实际需要，选取上述四种构型中的ー种，并确定支腿数2p ；步骤2 :生成各被动关节阻尼...

【专利技术属性】
技术研发人员：田体先，姜洪洲，何景峰，佟志忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：