带柔性铰链的Stewart平台特征值的求解

Stewart六自由度平台在许多方面均有重要的应用，它的连接部件一般为球铰或万向铰，不可避免会产生间隙，这在微小位移的应用中是不允许的。因此，本文采用了无间隙的柔性铰链作为Stewart六自由度平台的连接部件，并推导了带柔性铰链的弹性支杆构成的Stewart平台的动力学方程并编程序求解了特征值问题，经ANSYS软件和实验验证，计算结果正确，表明理论能描述此平台的特性。     

基于Stewart平台的大柔性空间桁架结构振动控制

针对大柔性空间桁架结构的振动主动控制问题,提出一种根部测控一体化方案,即采用CCD相机在桁架根部对桁架振动进行非接触式测量和采用Stewart六杆并联平台固连在柔性桁架根部作为主动设备进行振动控制。采用ADC自适应控制算法,并基于dSPACE实时仿真系统,搭建了振动控制实验平台。文中使用音圈电机激振器分别作为外扰和内扰,激发柔性桁架的低阶模态,通过视觉测量系统测得振动信号,采用Stewart平台在桁架根部对振动进行抑制。低频外扰谐振实验,桁架振动振幅衰减87.7%;低频内扰谐振实验,桁架振动振幅衰减91.8%。实验结果证明文中提出的桁架振动根部测控一体化方案的有效性,尤其适用于空间可展开结构的振动控制。     

基于图像测量的Stewart平台双阶控制技术

Stewart平台具有六自由度运动特性,既可用于隔振,也可用作跟踪平台。但是隔振功能要求系统带宽低,而跟踪功能则要求系统带宽高,二者的矛盾使得使用具有隔振功能的Stewart平台很难实现高精度跟踪。为了解决这一技术问题,引入高带宽的倾斜校正系统,构成双阶控制结构,以提高精度。传统的双阶控制需设计解耦环节,需要独立的测量传感器实现分级控制。本文提出了一种基于单传感器的控制方法,对传统的双阶结构进行改进,避免解耦环节,实现对Stewart-TTM高精度稳定闭环。为了进一步提高系统在带宽内的跟踪精度,设计PI-PI控制器经理论分析以及实验验证：基于单传感器测量的Stewart的双阶控制结构既能够满足隔振要求,又能够实现高精度跟踪控制。     

基于Stewart平台微振动主动控制分析与实验

以压电棒为主动元件构建立方体Stewart隔振平台,采用基于DSP的数字控制系统和Fx-LMS自适应算法进行振动控制。对输入输出通道辨识方法和主动控制模块进行测试,并给出隔振平台隔振效果验证。实验结果表明,对于10 Hz~100 Hz范围内的单频干扰,可实现24 d B以上抑制效果,对于双频干扰,也具有良好的控制效果。     

柔性悬吊平台光电系统动力学分析

提出了一种基于地平式光电经纬仪并带有姿态稳定装置的柔性悬吊平台光电系统的结构,以实现精密指向.根据系统各部件之间的运动学关系,采用通路矩阵,约束力元矩阵等方法描述了系统的拓扑构型.采用拉格朗日方法建立了系统的多刚体动力学模型.仿真实验研究了平台绕垂线的转动以及垂线-地平面内的摆动对视轴指向精度的影响.仿真结果:若系统沿垂线方向的转动惯量在10~3kg·m~2量级,反捻机构残余力矩10~(-2)N·m的量级,方位轴的控制指向精度与光电传感器的分辨率精度相当,可以达到10~(-5)rad.如果缆绳的长度在10 m数量级,系统绕摆动轴的转动惯量将达到10~5～10~7kg·m~2量级.平台的摆动幅度在0.017 rad时,视轴的指向控制精度可以控制在10~(-4) rad量级.仿真结果表明:反捻机构开启,光电系统指向控制能力强时,可以不对平台进行姿态控制.另外,摆动将造成经纬仪两个轴系的耦合.     

下肢外骨骼矫形器的动力学建模与运动控制研究

对用于步行训练的下肢外骨骼矫形器的动力学与运动控制进行了研究.首先利用拉格朗日法建立了下肢外骨骼矫形器在跑步机上双足步行的动力学模型;在此基础上,设计了实现下肢外骨骼矫形器的轨迹跟踪控制的计算力矩加比例微分反馈控制系统,并采用Lyapunov方法,分析了控制系统在建模存在误差情况下的稳定性和收敛性;最后,在Adams-Matlab虚拟样机协同仿真平台上进行了下肢外骨骼矫形器的步行仿真实验,结果表明该控制方法对下肢外骨骼矫形器的轨迹跟踪控制是有效的.     

基于ADAMS与SIMULINK的Stewart主动振动控制平台联合仿真

提出一种新的Stewart并联平台几何构型,通过Kane方法建立其动力学方程。在ADAMS仿真软件中建立其虚拟样机模型,并经过试验验证了该模型的准确性。在MATLAB/SIMULINK中搭建控制系统模型,从而实现联合仿真,得到控制前后载荷的加速度响应曲线。仿真结果表明该Stewart主动控制平台可以对振动进行有效的抑制。研究成果对于Stewart并联平台的结构设计以及实际的物理样机的制造具有理论指导意义,并为调试合理的控制算法提供便利的方法。     

柔性机械臂点位控制逆动力学方法的实验研究

本文详细介绍了可用于简单柔性机械臂主动控制和逆动力学研究的实验装置。该装置由直流伺服电机、谐波减速器、柔性臂结构和支架等组成，测速电机、光电编码器和应变片作为其检测元件。为了保证铰关节的轨迹追踪精度，采用了由位置反馈环、速度反馈环和电流反馈环组成的伺服系统。最后，利用该实验装置实验证实了一种柔性机械臂点位控制边动力学方法的有效性。     

复合柔性结构航天器动力学建模研究

柔性航天器动力学建模的传统方法是采用混合坐标法,针对中心刚体带大型柔性附件类的航天器,这种方法在理论建模和工程应用方面都获得了极大的成功。在中心刚体加柔性附件类航天器柔性动力学研究成果基础上,通过计及柔性体与柔性体连接点间的复合位移变形,利用混合坐标法建立了复合柔性结构航天器动力学模型,其软件系统DASFA 2.0已初步用于工程分析设计。     

空间机器人柔性臂动力学建模,分析,控制与仿真的研究

空间机器人柔性臂是一个非常复杂的非线性，强耦合的动力学系统，其这的研究是比较复杂和困难的问题，本文对其建模，分析到控制与仿真等各个方面，结合国内外和发展的状况，综合性地进行了分析，并对一些需要重点解决的问题进行了较详细的研究与探讨，最后，指出了研究与发展的方向。     

Stewart平台的运动学精度分析和误差补偿

介绍了一种提高Stewart平台精度的运动学标定方法。根据运动学反解建立了Stewart平台位置姿态和运动学参数之间的误差模型,表明平台的位置姿态误差主要来源于6个液压缸的长度误差和与平台连接的铰点位置误差。通过三坐标测量机和最小二乘法实现了运动学参数测量与辨识,并对建立在哈尔滨工业大学的Stewart平台进行了试验。试验结果表明这种方法能够提高Stewart平台精度。     

基于立方体STEWART的微振动主动控制分析与实验

采用立方体结构隔振平台,它具有各向同性以及轴向运动解耦等特点。对立方体Stewart平台分别进行运动学和动力学分析,获得杆长与平台姿态的雅克比矩阵,揭示平台振动传递特性。采用压电叠堆为主动控制单元,设计立方体Stewart主动隔振平台,并通过实验测定平台主动杆在5~120Hz频带内的输出特性,通过实测数据修正理论分析得到的雅克比矩阵。结合Fx-LMS主动控制算法,对基础干扰进行主动抑制,实验结果表明,在5~120Hz范围内,对于单频干扰,平台可实现30 dB抑制效果。     

基于物理规划的 Stewart 平台多目标优化

应用物理规划方法对500米口径球面射电望远镜(FAST)精调 Stewart 平台进行了多目标优化设计.根据 Stewart 平台的设计准则,将 Stewart 平台的运动精度、重量和工作效率作为目标函数,构造了相应的以目标函数为变量的偏好函数,建立了基于物理规划的多目标优化模型,采用遗传算法对该优化问题进行求解.结果表明,物理规划避免了基于权重的多目标优化方法中权系数难以确定的问题,有效地给出了优化问题的 Pareto 解.     

柔性机械臂的轨迹跟踪与振动模糊控制

由于柔性机械臂的动态模型较为复杂,传统的基于模型的控制策略一般难以处理.基于PD型模糊控制器,提出一种基于新型的模糊控制的柔性机械臂轨迹跟踪与振动控制策略.首先推导用于柔性机械臂角控制的PD型并联模糊控制器,随后将其改进,提出了一种非并联型模糊控制器,并结合输入整形策略,推导了一种新型的柔性机械臂的混合模糊控制器.在此基础上,构建了柔性机械臂实验平台,开展实时控制实验,给出了相关的时域和频域控制效果.相关的实验结果表明,所提出的新型模糊控制器能够较好地完成柔性机械臂的轨迹跟踪任务,并显著降低柔性机械臂的振动.     

基于加速度各向同性的空间光学仪器主动隔振Stewart平台设计

为保证高精度空间光学仪器的仪器精度,采用主动隔振Stewart平台作为多维振动隔离系统。基于加速度各向同性定义,考虑负载的质量几何特性,推导了加速度各向同性的解析数学表达式,揭示了各向同性、机构结构以及负载特性之间的联系,给出了柔顺中心的数学表达式以及各向同性Stewart平台的特征不变量。为降低系统非线性及耦合影响,提出以运动正交、加速度各向同性为指标的主动隔振Stewart平台设计,建立了生成一类加速度各向同性隔振Stewart平台的设计方法     

微/纳米传动平台的模态试验及优化设计

微/纳米传动平台中,柔性机构的弹性势必导致平台高速、高加速带来的残余振动。采用拉格朗日方法,建立了平台的动力学模型,得到了平台前5阶固有频率的解析式;分析了平台固有频率与柔性板簧厚度、长度的相互关系,得到了固有频率随柔性板簧厚度、长度的变化规律。应用有限元方法,分别仿真得到了前6阶固有频率和模态阵型;以固有频率为优化目标,建立了平台的优化模型。采用动态测试系统,分别对优化前、后的平台进行了模态试验分析;通过对比分析,得到了提高平台动态性能的方法,且模态试验结果表明,调整柔性板簧厚度、长度的方法是有效的、可行的。     

旋转柔性梁的动力学建模及分析

基于一次近似理论，采用弧坐标分量和Cartesian坐标分量共同描述柔性梁的变形场，并采用Green应变张量描述应变能，用Hamilton原理建立系统动力学方程。揭示产生动力刚化现象的力学本质。采用有限元方法进行离散，基于数值实验系统地研究旋转柔性梁的动力刚化现象。计算表明，旋转柔性梁的横向固有频率随旋转角速度和中心刚体半径的增大而增大．从而只存在一阶临界转速，且当中心刚体半径超过临界半径时．不存在临界转速。