基于Stewart平台的空间对接动力学模拟的稳定性研究

在地面进行空间对接动力学的模拟实验是实现空间对接不可或缺的过程。本文利用Stewart平台实现由动力学方程解算得到的两航天器相对运动轨迹，提出用质量-弹簧-阻尼系统来研究空间两航天器对接动力学过程模拟中的稳定性问题。建立了基于Stewart平台位置内环的动力学回路系统模型，推导出为使模拟系统稳定的动力学参数之间的配置关系，论证了Stewart平台的频率特性与动力学系统谐振频率之间的关系。为空间对接动力学过程的模拟奠定了理论基础。     

液压驱动Stewart平台轨迹规划

由于液压系统的特点以及Stewart平台的结构特性,使液压驱动Stewart平台得到越来越广泛的应用.针对液压驱动Stewart平台,结合其在空间对接中的应用,构建了整个系统的控制和仿真模型,根据空间对接模拟初始阶段需满足的接触初始条件,对Stewart平台进行了轨迹规划.仿真结果验证了这种轨迹规划的有效性.     

一种三自由度Stewart并联平台重心稳定分析及Simulink仿真

以三自由度Stewart并联平台为研究对象,提出了一种Stewart并联平台重心稳定的分析方法,并对其进行Simulink仿真。利用三维建模软件Creo建立三自由度Stewart平台的三维模型。通过Creo里的接口,将Stewart平台三维模型导入Simulink中生成对应的Simmechanics模块,包括3条运动支链,每条支链由铰链、电动缸、驱动杆、动、定平台等组成。在Simulink的仿真环境中,对3条支链的电动缸添加驱动模块,再使用Fcn函数编程,使驱动模块对电机施加驱动,从而产生驱动杆不同的伸长量,达到动平台的预定运动轨迹。在Simulink环境下,通过编程实现三自由度Stewart并联平台动平台的一种特殊运动,即动平台与水平面成一定的二面角旋转一周,而动平台自身的重心保持稳定。     

联合仿真平台下飞行模拟器Stewart平台及其负载控制研究

针对负载变化对飞行模拟器Stewart平台控制的影响,运用机械动力学软件ADAMS对飞行模拟器Stewart平台及其负载进行动力学建模,并与MATLAB软件建立联合仿真平台,并进行仿真分析,得到了有无负载及负载变化时飞行模拟器的运动轨迹,分析了对PID控制参数的影响,最终求得了质心允许偏离设定位置的范围,其仿真数据为实际控制和机械设计提供了理论依据。     

基于LabVIEW的Stewart平台传感与控制系统建模与测试

为了设计面向柔性自动化装配的Stewart机器人传感与控制系统,并且提高系统建模与测试的效率,在Windows环境下,基于Lab VIEW,以Stewart平台为控制对象,进行机器人六维力测量和运动学逆解的建模与计算,然后以PC+运动控制卡(IMC3062E)和PC+数据采集卡(PCI8605)的硬件平台为实验平台,对系统进行开发与测试。结果表明,所开发的传感与控制系统可以有效对六维力/力矩进行测量,并实现对动平台的速度控制。     

基于改进WLSSVR的视觉球形机器人的设计与建模

为了提高球形机器人获取环境信息的可靠性与稳定性，设计并实现了一种具有球外视觉装置的球形机器人。基于所搭建球形机器人平台，使用拉格朗日方法建立其动力学模型并进行运动性能分析；针对球形机器人欠驱动、非线性等复杂特性导致难以建立其精确动力学模型问题，将泛化处理后的高斯核函数与多项式核函数进行组合，并采用PSO优化所设计组合核函数的参数，由此提出了一种基于改进加权最小二乘支持向量回归机的建模方法。所设计球形机器人具有灵活的球外视觉装置，提高了对外部环境的感知能力；并且基于球形机器人的输入输出数据建模，有效解决了难以建立球形机器人精确动力学模型的问题。仿真实验和实测实验证明了本文设计方法的可行性和有效性。     

3DOF-PAM并联机器人设计与动力学建模

该设计依据气动肌肉特性和并联机器人理论,结合仿生学的设计方法,开发了一个3自由度气动肌肉并联机器人机构。基于气动肌肉的变刚度特性,将其简化为变刚度弹簧,并通过考虑其在机构运动过程中的质心变化特性,结合拉格朗日动力学方法对3DOF-PAM并联机器人进行动力学建模,运用MATLAB软件对建立的动力学模型进行仿真分析研究,分析3DOF-PAM并联机器人在不同负载下运动过程中的动力学特性,为气动肌肉驱动的并联机器人的高精度轨迹控制建立理论基础。     

基于CFD与系统动力学的电液换挡操纵系统建模方法及试验研究

为研究电液换挡操纵系统内部压力-流量-阀芯运动的耦合非线性动力学特性,提出一种基于CFD仿真结果与电液换挡操纵系统动力学状态方程的建模方法,并开展了台架试验。试验结果表明,所提出的建模方法能够较为精确地反映系统的动态特性。     

基于磁流变技术的六自由度半主动隔振平台

针对精密仪器设备六自由度半主动隔振的需求,提出了一种基于新型双活塞磁流变液阻尼器的六自由度半主动隔振平台。首先,完成了阻尼器的研制,通过实验方法获得了阻尼器的动力学特性曲线,并建立了其双曲正切模型。其次,在新型阻尼器的基础上设计了一种基于Stewart平台结构的六自由度半主动隔振平台。对平台隔振性能仿真研究的结果表明,此平台在6个方向上都有明显的隔振效果。所提出的六自由度半主动隔振平台具有自身质量轻、结构紧凑的优点,并且隔振效果明显,满足精密仪器设备的六自由度半主动隔振需求。     

基于改进双模糊PID控制的Stewart平台运动路径跟踪研究

为提高Stewart平台运动控制的抗干扰能力,设计了改进双模糊PID控制系统,并对控制误差进行仿真验证。在坐标系中创建Stewart平台简图,通过矩阵变换推导出连杆运动方程式。设计了Stewart平台液压驱动机构,给出了液压伺服阀流量控制方程式。在传统PID控制基础上设计了双模糊PID控制器,通过粒子群算法对双模糊PID控制器进行优化,采用MATLAB软件对Stewart平台运动路径跟踪误差进行仿真。仿真结果表明:采用改进双模糊PID控制器,Stewart平台在有干扰环境中移动时,仍然能够保持较高的运动路径跟踪精度,对外界的干扰反应速度较快、调节效果较好。采用改进双模糊PID控制器,Stewart平台控制系统的抗干扰能力较强,提高了Stewart平台运动路径跟踪精度。     

一种并联平台位姿的测量方法

提出了一种新型的基于超声波测距原理的并联平台位姿高精度测量方法，以Stewart型平台为例，介绍了通过三角形法实现运动平台三维定位及运动学建模的方法，并给出了基于测量模型的平台位姿的表达式。     

ADAMS环境下并联坐标测量机运动分析与仿真

并联机构的运动学分析即是求解并联机构的输入与输出构件的位移、速度、加速度之间的关系。文章以基于Stewart平台的六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在ADAMS软件环境下建立了六自由度并联坐标测量机的虚拟样机模型,然后基于虚拟样机对所研究的并联坐标测量机进行了运动学仿真。通过软件仿真,可以对并联坐标测量机各种运动性能产生直观的了解,从而为并联坐标测量机的设计与开发提供软件验证方法,为建立物理样机打下坚实的基础。同时利用虚拟样机技术还可以大大简化并联坐标测量机的运动学逆解和正解,为进一步对并联坐标测量机的系统优化创造了有利条件。     

基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明：对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。     

Precompensation of machine dynamics for cutting force estimation based on disturbance observer

Complex machine-structure dynamics of a movable stage affects observer-based cutting force estimation. A dynamic compensation approach based on the concept of machine-in-the-loop learning is proposed to enhance the accuracy of cutting force estimation based on a disturbance-observer. Machine dynamics induced estimation errors are pre-compensated by modifying a digital filter representing an inverse disturbance transfer function. The order and parameters of the filter are self-optimized to enhance the estimation accuracy during iterative pre-milling tests with various rotational spindle speeds. The experimental results show that the proposed self-optimized filter achieves accurate wide-band cutting force estimation in milling process.     

面向动感仿真的6自由度平台实时求解方法

研究6自由度平台运动求解方法将为动感仿真试验提供新的手段。以改进后的Stewart型6自由度平台为求解数学模型,研究其正解和反解。采用Visual C++编程实现,根据不同平台参数,选择不同函数信号生成运动控制数据;运动控制卡嵌入到工控机中,平台运行时靠程序自动发数据给控制卡;控制卡的输出为模拟电压,经放大器放大后输入比例阀,再由6个比例阀控制6个液压缸的流量,形成闭环控制的数控系统,可实现平台的预期动作。实验结果证明:该方法简单、效率高、易于操作,在3D影院中能伴随影片执行相关动作,同时也可为汽车模拟驾驶测试的路谱提供信号源。     

基于三坐标测量仪的Stewart平台标定技术

针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.     

Stewart平台的鲁棒变结构运动控制研究

本文针对丸Stewart平台系统的参数不确定性，将变结构理论应用于Stewart平台运动控制。采用Lyapunow直接法进行控制律选取，以确保系统实现全局渐近稳定。通过采用动态饱和函数方法，消减变结构控制中的控制输出抖振。仿真结果表明，在系统存在有界的不确定参数和随机干扰时，可以获得满意的鲁棒性和精确性。