一种并联减振机构控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种并联减振机构控制方法及系统，并联减振机构包括动平台和定平台，动平台和定平台的中央通过被动连接机构连接，动平台与被动连接机构固接，定平台与被动连接机构活动连接，动平台和定平台的四角均通过主动连接机构活动连接，主动连接机构由驱动机构进行驱动，方法包括：获取动平台和定平台的位姿信息；计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程；根据旋量方程，对并联减振机构进行动力学建模，得到动力学模型；根据动平台和定平台的位姿信息及动力学模型，计算驱动机构的控制力；根据控制力控制主动连接机构，调整动平台的位姿信息。本发明专利技术根据驱动机构的出力对动平台进行控制，维持动平台在不同姿态下的平衡。同姿态下的平衡。同姿态下的平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种并联减振机构控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及减振控制
，尤其涉及一种并联减振机构控制方法及系统。

技术介绍

[0002]车辆、舰船等移动载具在行驶过程中遭遇路面颠簸或海浪颠簸时，主动减振机构大多采用加速度补偿的减振方法，但是这种方式忽略了当减振机构的姿态发生变化时产生的影响，从而导致减振的效果不理想。
[0003]此外，一般的减振机构的构型无法保证在减少俯仰、横滚方向的摇摆的同时保持台面中心不进行平面上的移动，其减振效率始终有限。对于高频振动的情形，主动减振机构的驱动装置的反应速度难以跟随颠簸环境下的路面激励，其位姿平衡存在滞后性，难以达成理想的减振效果。
[0004]在主动减振机构的动力学控制中，往往需要并联机器人的动力学模型，而不精确的动力学模型往往会导致控制效果欠佳，而精确的动力学模型形式复杂，不适用于需求实时性的嵌入式系统。
[0005]因此，如何提升主动减振机构的减振效果和稳定性具有重要意义。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种并联减振机构控制方法及系统。
[0007]具体的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供一种并联减振机构控制方法，应用于并联减振机构，所述并联减振机构包括动平台和定平台，所述动平台和所述定平台的中央通过被动连接机构连接，所述动平台与所述被动连接机构固接，所述定平台与所述被动连接机构活动连接，且所述动平台和所述定平台的四角均通过主动连接机构活动连接，所述主动连接机构由驱动机构进行驱动，包括：
[0009]分别获取所述动平台和所述定平台的位姿信息，所述位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度；
[0010]分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程，所述旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程，所述第一活动连接点为所述主动连接机构与所述动平台的连接点，所述第二活动连接点为所述主动连接机构与所述定平台的连接点以及所述被动连接机构与所述定平台的连接点；
[0011]根据所述旋量方程，对所述并联减振机构进行动力学建模，得到所述并联减振机构的动力学模型；
[0012]根据所述动平台和所述定平台的所述位姿信息以及所述动力学模型，计算所述驱动机构的控制力；
[0013]根据所述控制力控制所述主动连接机构，调整所述动平台的所述位姿信息。
[0014]在一些实施方式中，所述根据所述位姿信息和所述动力学模型，计算所述驱动机
构的控制力，包括：
[0015]根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度，计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值及横滚角加速度差值；
[0016]根据所述动平台和所述定平台的垂向速度，计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值，所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值；
[0017]将所述俯仰角差值、所述横滚角差值、所述俯仰角速度差值、所述横滚角速度差值、所述俯仰角加速度差值、所述横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中，计算得到所述驱动机构的控制力。
[0018]在一些实施方式中，所述的根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度，计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值，包括：
[0019]根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度，计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度；
[0020]根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度，计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值；
[0021]根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度，采用PI控制算法，计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值；
[0022]根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度，采用PI控制算法，计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。
[0023]在一些实施方式中，所述的根据所述动平台和所述定平台的垂向速度，计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值，包括：
[0024]根据所述动平台和所述定平台的垂向速度，计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度；
[0025]根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移，计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值；
[0026]根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值，采用天棚阻尼控制算法，计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值。
[0027]在一些实施方式中，所述的根据所述旋量方程，对所述并联减振机构进行动力学建模，得到所述并联减振机构的动力学模型，包括：
[0028]根据以下公式对所述并联减振机构进行动力学建模：
[0029][0030]其中，为所述连接机构的驱动线速度，F为电缸输出力矢量，F
f
为电缸摩擦力矢量，为所述第一活动连接点的速度旋量，为所述第一活动连接点的力旋量，为所述
第二活动连接点的速度旋量，为所述第二活动连接点的力旋量，T
P
为所述动平台中心点的速度旋量，W
P
为所述动平台中心点的力旋量；
[0031]根据所述公式，结合逆向雅可比矩阵，得到所述并联减振机构的动力学模型。
[0032]在一些实施方式中，所述分别计算所述动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程，包括：
[0033]根据所述定平台的中心点，建立随体坐标系；
[0034]根据所述动平台中心点的速度和角速度，计算所述动平台中心点的速度旋量方程；
[0035]根据所述被动连接机构伸缩方向的单位矢量和所述动平台中心点的加速度、角速度、角加速度，计算所述动平台中心点的力旋量方程；
[0036]根据所述主动连接结构伸缩方向的单位矢量、所述动平台中心点的速度、所述动平台中心点的角速度，以及所述第一活动连接点在随体坐标系下的坐标，计算所述主动连接机构的角速度和驱动线速度；
[0037]根据所述主动连接机构的角速度和驱动线速度，以及所述动平台中心点的加速度，计算所述主动连接机构的角加速度；
[0038]根据所述第一活动连接点的速度、所述主动连接机构的角速度，计算所述第一活动连接点和所述第二活动连接点的速度旋量方程；
[0039]根据所述第一活动连接点的加速度、所述主动连接机构的角速度、所述主动连接机构的角加速度、所述主动连接机构伸缩方向的单位矢量以及所述并联减振机构的质量参数，计算所述第一活动连接点但和所述第二活动连接点的力旋量方程。
[0040]在一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联减振机构控制方法，其特征在于，应用于并联减振机构，所述并联减振机构包括动平台和定平台，所述动平台和所述定平台的中央通过被动连接机构连接，所述动平台与所述被动连接机构固接，所述定平台与所述被动连接机构活动连接，且所述动平台和所述定平台的四角均通过主动连接机构活动连接，所述主动连接机构由驱动机构进行驱动，包括：分别获取所述动平台和所述定平台的位姿信息，所述位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度；分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程，所述旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程，所述第一活动连接点为所述主动连接机构与所述动平台的连接点，所述第二活动连接点为所述主动连接机构与所述定平台的连接点以及所述被动连接机构与所述定平台的连接点；根据所述旋量方程，对所述并联减振机构进行动力学建模，得到所述并联减振机构的动力学模型；根据所述动平台和所述定平台的所述位姿信息以及所述动力学模型，计算所述驱动机构的控制力；根据所述控制力控制所述主动连接机构，调整所述动平台的所述位姿信息。2.根据权利要求1所述一种并联减振机构控制方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息和所述动力学模型，计算所述驱动机构的控制力，包括：根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度，计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值及横滚角加速度差值；根据所述动平台和所述定平台的垂向速度，计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值，所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值；将所述俯仰角差值、所述横滚角差值、所述俯仰角速度差值、所述横滚角速度差值、所述俯仰角加速度差值、所述横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中，计算得到所述驱动机构的控制力。3.根据权利要求2所述一种并联减振机构控制方法，其特征在于，所述的根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度，计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值，包括：根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度，计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度；根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度，计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值；根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度，采用PI控制算法，计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值；根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度，采用PI控制算法，计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。4.根据权利要求2所述一种并联减振机构控制方法，其特征在于，所述的根据所述动平
台和所述定平台的垂向速度，计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值，包括：根据所述动平台和所述定平台的垂向速度，计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度；根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移，计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值；根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值，采用天棚阻尼控制算法，计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值。5.根据权利要求1所述一种并联减振机构控制方法，其特征在于，所述的根据所述旋量方程，对所述并联减振机构进行动力学建模，得到所述并联减振机构的动力学模型，包括：根据以下公式对所述并联减振机构进行动力学建模：其中，为所述连接机构的驱动线速度，F为电缸输出力矢量，F
f
为电缸摩擦力矢量，为所述第一活动连接点的速度旋量，为所述第一活动连接点的力旋量，为所述第二活动连接点的速度旋量，为所述第二活动连接点的力旋量，T
P
为所述动平台中心点的速度旋量，W
P
为所述动平台中心点的力旋量；根据所述公式，结合逆向雅可比矩阵，得到所述并联减振机构的动力学模型。6.根据权利要求1所述一种并联减振机构控制方法，其特征在于，所述分别计算所述动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程，包括：根据所述定平台的中心点，建立随体坐标系；根据所述动平台中心点的速度和角速度，计算所述动平台中心点的速度旋量方程；根据所述被动连接机构伸缩方向的单位矢量和所述动平台中心点的加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱瀚欣，胡景晨，
申请(专利权)人：上海新纪元机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：