液压驱动冗余并联加载机构耦合特性分析和控制

发布时间：2021-01-14 14:13

　　并联加载机构常因自身结构布置和试件特性的影响,机构各支链通道和各自由度间存在强动力学耦合,采用传统的铰点空间控制方法通常难以获得良好的控制性能。以9条液压缸驱动的六自由度冗余并联加载机构为研究对象,建立动力学数学模型。基于模态分析理论,在对并联加载机构耦合特性分析的基础上,提出一种空间转换控制方法。仿真结果表明,该方法能有效降低耦合的影响,提高并联加载机构的控制性能。 

【文章来源】：液压与气动. 2020,(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

六自由度液压驱动冗余并联加载机构结构图

式中, q为上平台位姿向量,q=[x, y, z, φ, θ, ψ],其中x, y, z为3个平动自由度; φ, θ, ψ为绕x, y, z 3个轴对应的转动自由度;M, C, Ks, G分别为惯性坐标系下质量矩阵、离心力及科氏力系数矩阵、加载试件刚度矩阵、重力项; f为9条液压缸出力组成的力向量; J为机构雅可比矩阵。第i条液压缸等效液压弹簧刚度khi可写为:

为降低强耦合特性影响,当采用基于自由度的控制方法或基于运动学的交叉耦合控制方法时,为获得良好运动控制精度,需要使用运动学正解实时解算平台当前位置和雅可比矩阵,增加了实施难度,因此本研究提出一种空间转换的控制方法,如图3所示。图中的外部回路类似于铰点空间控制方法,根据给定位姿q反解出各液压缸所需的运动量l,再与各液压缸运动反馈量lm进行比较,形成各液压缸独立位移闭环控制。不同的是在内部回路通过雅可比矩阵伪逆J+将液压缸位移控制误差el转换成自由度控制误差eq,从而转换到自由度空间上进行控制器设计,直接根据各自由度通道的动态特性进行相应的控制器参数调整,降低强耦合特性的影响,控制器通道数量也由传统铰点空间控制的9个减少为6个。最后由雅可比矩阵J将自由度控制量uq分配给各伺服阀控制量u去驱动液压缸运动。虽然使用的雅克比矩阵J为给定位姿经运动学反解解算的近似值,但由于最终闭环控制的为各液压缸运动量,故对控制性能影响较小。4 仿真分析

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：2977003