一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统技术方案

本发明专利技术公开了一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，采用二级Stewart机构六自由度并联构型，包括十二条作动器支路、多条空气弹簧支路、多条辅助支撑支路、上平台组件、下平台组件及实时控制硬件系统；上、下平台组件由十二条作动器支路、空气弹簧支路、辅助支撑支路连接；每条作动器支路由直线动磁式电机、铰链组件及转接件构成；每条空气弹簧支路由空气弹簧及转接件构成；每条辅助支撑支路由螺纹丝杆升降机及转接件构成；实时控制硬件系统通过A/D采样获得传感器采集的上平台六自由度位移及加速度信号，解算出控制信号；控制信号经由D/A输出到功率放大器，驱动作动器输出轴向运动，推动上平台产生期望的六自由度振动激励信号。

【技术实现步骤摘要】
一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统
本专利技术属于智能并联机构的振动控制领域，具体涉及一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，可用于模拟精密仪器在各种环境下所受到的振动信号。
技术介绍
高精度载荷、精密仪器等在执行任务中不可避免地受到来自其载运工具自身或外界的机械振动干扰，且呈现出多自由度线角振动耦合、高频与低频振动共存等特点，极大地影响了其控制精度和稳定水平，因此在实验室(内场)环境下检验设备在多自由度复杂振动干扰下的工作状态及并进行调试具有重要的工程意义。为试件提供振动信号所用到的典型设备是振动台，目前单自由度振动台已得到广泛应用，但其仅能提供单轴平动或通过工装转接成单轴转动的振动信号，随着工程技术的进步及对振动环境认识水平的提高，单自由度的振动模拟已日益不能满足高精度载荷、精密仪器等的试验需求。目前多自由度的振动模拟设备仍少有研发成果，在各个领域更是少有实际应用。因此，研发多自由度的振动模拟系统具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对单自由度振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，采用二级Stewart机构六自由度并联构型，包括十二条作动器支路、多条空气弹簧支路、多条辅助支撑支路、上平台组件、下平台组件及实时控制硬件系统；其特征在于：/n系统的机构构型为二级Stewart机构六自由度并联构型，其十二条作动器支路分为两组，每组在空间中的布局方式为Stewart构型，此两组Stewart构型通过并联方式组成二级Stewart机构六自由度并联构型；/n所述的二级Stewart机构六自由度并联构型将十二条作动器支路分为两组，每组六条作动器组成一个经典Stewart构型机构；每个Stewart经典构型上台面均为水平面；两...

【技术特征摘要】
1.一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，采用二级Stewart机构六自由度并联构型，包括十二条作动器支路、多条空气弹簧支路、多条辅助支撑支路、上平台组件、下平台组件及实时控制硬件系统；其特征在于：
系统的机构构型为二级Stewart机构六自由度并联构型，其十二条作动器支路分为两组，每组在空间中的布局方式为Stewart构型，此两组Stewart构型通过并联方式组成二级Stewart机构六自由度并联构型；
所述的二级Stewart机构六自由度并联构型将十二条作动器支路分为两组，每组六条作动器组成一个经典Stewart构型机构；每个Stewart经典构型上台面均为水平面；两个Stewart构型机构在同一个水平面高度上，并且两个Stewart构型机构的上台面中心连成一条直线，整台上台面中心在此直线之上，布局方式为两个Stewart构型机构的上台面中心绕整台中心的Z轴旋转对称，即两个Stewart经典构型的上台面中心与整台上台面中心所连射线方向互成180°夹角，绕整台中心的Z轴旋转180°后两个Stewart经典构型的上台面中心完全重合；两个Stewart经典构型的上台面中心在以整台上台面中心为圆心，以一定距离为半径的圆上；
所述的空气弹簧支路，每条包括一个空气弹簧及其相关连接件，对所连接的上台面产生相应的竖直支撑力；
所述的辅助支撑支路，每条包括一个螺纹丝杆升降机、一个S型力传感器及其相关连接件，在充气或非工作状态下对上台面产生相应的竖直支撑力；
所述的实时控制硬件系统包括控制计算机、多通道A/D数据采集卡、多通道D/A数据输出卡、功率放大器、加速度传感器、力传感器、位移传感器、信号调理器及传感器工装；其中加速度传感器经传感器工装安装于上平台组件，力传感器通过连接件安装于辅助支撑系统支路，位移传感器经传感器工装安装于作动器支路，多通道A/D数据采集卡及多通道D/A数据输出卡安装于控制计算机机箱内，A/D采集卡通过屏蔽线、接线盒与传感器及其配套信号调理器相连，D/A输出卡通过BNC屏蔽线与功率放大器相连，功率放大器与作动器一一配套，组成实时硬件控制系统的控制回路；加速度传感器用于测量上平台的六自由度加速度，经过信号调理器、多通道A/D数据采集卡作为反馈信号，经过控制计算机进行解算产生在二级Stewart机构六自由度并联构型下的控制信号，再经过多通道D/A数据输出卡、功率放大器产生驱动信号，进而控制作动器输出轴向运动，推动上平台组件产生期望的模拟振动信号；力传感器用于测量辅助支撑系统对上台面的支撑力，经多通道A/D数据采集卡作为反馈信号，经过高速控制计算机进行解算产生在二级Stewart机构六自由度并联构型下的控制信号，再经过多通道D/A数据输出卡产生充放气控制信号，控制各空气弹簧支路的充放气过程；位移传感器用于测量各作动器支路电机的位置，经过信号调理器、多通道A/D数据采集卡作为反馈信号，经过控制计算机进行解算产生在二级Stewart机构六自由度并联构型下的位移闭环控制信号，再经过多通道D/A数据输出卡、功率放大器产生驱动信号，进而控制作动器位置稳定于中心位置附近，保持上平台组件的安全与稳定。


2.根据权利要求1所述的一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，其特征在于：
所述的构型为二级Stewart机构六自由度并联构型，包括两个并联的经典单级Stewart构型；其中的经典单级Stewart构型包括上台面、下台面、6条作动器支路以及空气弹簧支路或辅助支撑支路，每条作动器支路经由上铰点与上台面相连，每条作动器支路经由下铰点与下台面相连，六个上铰点与六个下铰点分别分布于上台面包络圆以及下台面包络圆上；每两个相邻上铰点可分为一组，共三组，每组上铰点与上台面中心形成的夹角相同，每两个相邻下铰点可分为一组，共三组，每组下铰点与下台面中心形成的夹角相同；经典单级Stewart构型以上台面中心指向某一组上铰点中点方向为X轴正方向，以下台面中心指向上台面中心方向为Z轴正方向，并满足右手坐标系。


3.根据权利要求1所述的一种二级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统，其特征在于：
两个经典单级Stewart构型的排布方向共有四种实现方式：
实现方式1为每个经典单级Stewart构型X轴正方向均指向每个经典单级Stewart构型上台面中心与整台上台面中心连线的反方向，即单级X轴正方向向外的旋转对称实现方式；
实现方式2为每个经典单级Stewart构型X轴正方向均指向每个经典单级...

【专利技术属性】
技术研发人员：边边，
申请(专利权)人：北京航宇振控科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11