本发明专利技术公开了一种电液-压电共同驱动的宏微并联机构的联合仿真方法，通过联合Adams、AMESim和MATLAB/Simulink三个软件建立电液-压电共同驱动的宏微并联机构，进行并联机构的联合仿真分析，分析不同参数和工况下的仿真结果，为并联机构的控制算法研究和优化设计提供重要的理论依据，避免传统分析方法需要在实际样机完成后才能进行研究的缺点；通过多个软件的联合仿真，可大大节约成本、缩短产品开发周期、降低产品开发的风险；该方法具有通用性，可以推广到其它类型的并联机构的仿真分析，可提高产品设计的速度和质量，具有良好的经济效益；建立了宏微并联机构的虚拟样机，可进行并联机构的优化设计，降低了开发成本，节省了开发周期。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，通过联合Adams、AMESim和MATLAB/Simulink三个软件建立电液-压电共同驱动的宏微并联机构，进行并联机构的联合仿真分析，分析不同参数和工况下的仿真结果，为并联机构的控制算法研究和优化设计提供重要的理论依据，避免传统分析方法需要在实际样机完成后才能进行研究的缺点；通过多个软件的联合仿真，可大大节约成本、缩短产品开发周期、降低产品开发的风险；该方法具有通用性，可以推广到其它类型的并联机构的仿真分析，可提高产品设计的速度和质量，具有良好的经济效益；建立了宏微并联机构的虚拟样机，可进行并联机构的优化设计，降低了开发成本，节省了开发周期。【专利说明】
本专利技术涉及一种电液和压电共同驱动的宏微并联机构的联合仿真方法，属于动力学联合仿真方法领域。
技术介绍
并联机构由最初的stewart平台不断发展,到今天已形成一个庞大的体系，并联机构的理论分析和工程应用已经形成了一个热门课题。国内外已经研制出许多机构各异、用途不一的并联机构，有些已经在实际应用中发挥了重要作用。与电气和气动驱动方式相t匕，液压伺服驱动机构具有刚度大、结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好等特点。因此，目前并联机构大多采用液压伺服驱动方式。但这种驱动方式的并联机构存在着重复定位精度差的缺点，一般为微米级。 为了满足高精度纳米级的定位需求，出现了并联微动机构，它具有结构紧凑、运动链短、刚度高和承载能力大等优点，是纳米科技的重要组成部分，已经成为超精密加工、半导体工业、自适应光学、生物医学工程、复合材料、航天等许多尖端领域的关键技术。由于压电陶瓷具有体积小，分辨率高且容易控制等优点，出现了以压电陶瓷微位移驱动器的并联微动机构来满足高精度微位移和微运动的要求。其中，德国PI公司生产的压电六轴并联微动机构已经系列化和商业化。 并联微动机构虽然具有很高的定位精度，但是其运动范围较小，这极大限制了其实际工程应用。因此，国内外学者将宏/微混合驱动的技术应用到并联机构，研究混合驱动的大范围高精度并联机构。液压伺服系统响应速度快，控制精度高、易于实现直线运动的速度位移及力控制等特点适用于大行程的控制系统。因此，结合液压伺服技术与压电技术独特的优点并应用到并联机构中，可以开发出一种大行程高精度定位的宏/微并联机构。 随着计算机技术的发展而发展起来的虚拟样机技术是一种基于产品计算机仿真模型的数字化设计方法，涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术。利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估，可缩短开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求的能力。因此虚拟样机技术的应用正日益广泛，包括航空、航天、船舶、汽车、轨道车辆等机械领域。 根据文献检索，基于虚拟样机技术将Adams、AMESim与MATLAB软件用于电液-压电共同驱动的3-RPR宏微并联机构的仿真分析仍未见报道。因此，进行的研究具有重要的意义。
技术实现思路
目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术立足于解决上述矛盾，提供一种可以实现大范围精密定位的宏微混合驱动的并联机构。 技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为: 一种，包括以下步骤:(1)在SolidWorks环境下搭建宏微并联机构的三维模型，并将三维模型转为可以导入Adams的中性文件格式；(2)将该中性文件导入Adams中，进行前处理设置，设置Adams机械模型的零部件的材料属性，各零部件之间的约束、载荷与驱动参数，生成宏微并联机构的Adams机械模型；(3)通过Adams/Control模块将步骤(2)生成的Adamds机械模型导出；(4)在AMESim环境下,搭建宏微并联机构的液压与压电驱动模型；(5)将步骤(3)导出的Adams模型导入步骤(4)搭建的AMESim模型，完成Adams模型与AMESim模型的关联，形成宏微并联机构的AMESim驱动模型；(6)搭建宏微并联机构的MATLAB/Simulink控制模型；(7)将步骤(5)生成的AMESim驱动模型导入步骤(6)搭建的MATLAB/Simulink控制模型，完成两者的关联，最终形成宏微并联机构基于Adams、AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真的虚拟样机模型；(8)对宏微并联机构的虚拟样机模型设置合理的参数，并进行仿真分析；(9)搭建宏微并联机构的实验测试平台，进行实验测试；(10)将步骤(8)仿真结果与步骤(9)实验结果进行比较，如果两者之间的误差小于10%，则所建立的模型是准确的，可以进行后续步骤(11);若两者之间的误差不小于10%，则说明模型有较大误差，分别返回步骤(2)、步骤(4)与步骤(6)进行Adams参数与约束副、AMESim驱动模型和MATLAB/Simulink控制模型的修改，直到误差小于10%。 (11)进行不同参数和工况下的宏微并联机构动力学仿真，优化参数设计。 所述步骤(2)中Adams机械模型的零部件包括:动平台、压电陶瓷支架、带座轴承、液压缸、转向架、活塞杆与压电陶瓷之间的连接件、活塞杆、压电驱动器。 所述步骤(2)中Adams机械模型的零部件的材料属性分别为:动平台、压电陶瓷支架、带座轴承、液压缸、活塞杆均为钢铁；转向架、活塞杆与压电陶瓷之间的连接件均为硬铝合金；压电驱动器为压电陶瓷。 所述步骤(2)中约束包括:液压缸与活塞杆设移动副；压电陶瓷与压电陶瓷支架设移动副；活塞杆与连接件设置固连；压电陶瓷支架与连接件设置固连；压电陶瓷与转向架设置固连；转向架与动平台设转动副；液压缸与带座轴承设转动副；带座轴承与Adams中ground设置固连。 所述步骤(2)中载荷与驱动参数包括:动平台I设置外力载荷；活塞杆7设置来自AMESim驱动模型中的力或者位移驱动；压电陶瓷8设置来自AMESim驱动模型中的力或者位移驱动。 所述步骤(5)中AMESim驱动模型包括:油压源、伺服阀、液压缸、位移传感器、质量块、压电陶瓷、电源、电阻、Adams模块、MATLAB/SimuI ink模块。 所述步骤(6)中MATLAB/Simulink控制模型包括:输入环节、反馈环节、switch环节、PID环节、放大环节、saturat1n环节。 所述步骤(7)中虚拟样机模型包括=Adams机械模型、AMESim驱动模型、MATLAB/Simulink控制模型,并且以MATLAB/Simulink作为主平台的虚拟样机模型。 有益效果:本专利技术提供的，针对以实际样机进行实验以掌握样机的动态特性，并进行优化设计存在着开发周期长、成本高等缺点，本专利技术基于虚拟样机技术提供一种，用来模拟宏微并联机构的运动情况，真实反映其工作原理，为宏微并联机构的研制提供结构尺寸设计、控制算法研究及样机优化设计等提供理论基础。 与现有传统技术相比，本专利技术提出的联合仿真方法具有如下优点:本专利技术通过联合Adams、AMESim和MATLAB/Simulink三个软件建立电液-压电共同驱动的宏微并联机构，进行并联机构的联合仿真分析，分析不同参数和工本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电液‑压电共同驱动的宏微并联机构的联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：(1) 在SolidWorks环境下搭建宏微并联机构的三维模型，并将三维模型转为可以导入Adams的中性文件格式；(2) 将该中性文件导入Adams中，进行前处理设置，设置Adams机械模型的零部件的材料属性，各零部件之间的约束、载荷与驱动参数，生成宏微并联机构的Adams机械模型；(3) 通过Adams/Control模块将步骤(2)生成的Adamds机械模型导出； (4) 在AMESim环境下，搭建宏微并联机构的液压与压电驱动模型；(5) 将步骤(3)导出的Adams模型导入步骤(4)搭建的AMESim模型，完成Adams模型与AMESim模型的关联，形成宏微并联机构的AMESim驱动模型；(6) 搭建宏微并联机构的MATLAB/Simulink控制模型；(7) 将步骤(5)生成的AMESim驱动模型导入步骤(6)搭建的MATLAB/Simulink控制模型，完成两者的关联，最终形成宏微并联机构基于Adams、AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真的虚拟样机模型；(8) 对宏微并联机构的虚拟样机模型设置合理的参数，并进行仿真分析；(9) 搭建宏微并联机构的实验测试平台，进行实验测试；(10)将步骤(8)仿真结果与步骤(9)实验结果进行比较，如果两者之间的误差小于10%，则所建立的模型是准确的，可以进行后续步骤(11)；若两者之间的误差不小于10%，则说明模型有较大误差，分别返回步骤(2)、步骤(4)与步骤(6)进行Adams参数与约束副、AMESim驱动模型和MATLAB/Simulink控制模型的修改，直到误差小于10%；(11)进行不同参数和工况下的宏微并联机构动力学仿真，优化参数设计。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许有熊，朱松青，顾人杰，刘娣，高海涛，韩亚丽，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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