Gough-SteWart平台通用动力学反解分析.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) JournalSouthChina of VoI．39No．4 第39卷第4期 of UniversityTechnology Science 2011 2011年4月 (Natural Edition) April Gough—Stewart平台通用动力学反解分析水 刘国军 郑淑涛 韩俊伟 (哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150080) 摘要：从实际应用角度出发，针对用户有时要求控制点可变、缸筒端与活塞端质心不一 定在铰点连线上的情况，建立了适用于控制点在任意点、缸筒端与活塞端质心在任意位置 的通用运动学反解模型；然后运用虚功原理建立了通用的动力学反解方程，得到了结构紧 凑的解，并根据实际情况对模型进行了简化，确定其应用范围．最后通过仿真对比，验证所 推导公式的正确性．结果表明：仿真结果与其它文献报道的结果完全吻合，所建立的动力 学反解方程正确，可用于Cough．Stewart平台的设计及基于模型的控制策略的研究． 关键词：Cough-Stewart平台；基于模型的控制；通用运动学反解模型；通用动力学反解 模型；虚功原理 中图分类号：TP242 近年来，Cough-Stewart平台得到了广泛的应 1运动学反解分析 用Llj．为了对其进行设计与基于模型的控制策略研 1．1 平台描述 J采用 究，需要建立其动力学模型[2．3】．Dasgupta等H 牛顿一欧拉法建立了完整的动力学模型，但该模型 或两端用虎克铰、中间用液压缸驱动的六连杆并联 需计算大量的内力；Abdellatif等∞1采用拉格朗日法 机构，忽略活塞杆绕自身轴向转动的影响，Grough— 建立了动力学模型，但却引入了大量的对拉格朗日 J． Stewart平台可等价为6．UPS并联机构旧。3’9 函数进行求导的运算；Ji等[3’6’81基于K柚e法，建立如图l所示，在动平台与负载联合体上任意点 了动力学模型；Tsai等一4Ⅵ运用虚功原理，建立了动处建立平台坐标系0，一啪，在静平台上任意点处建 力学模型；还有学者用影响系数法、螺旋理论等方 立静坐标系0一xyz．原点0，在静坐标系中的位置矢 法，建立了动力学模型【12d 量用t表示；连杆i的下铰点用曰i表示，到原点0 31．这些研究中，有的将动 平台上体坐标系原点建立在一个特定的点[74川，但 的位置矢量在静坐标系中用bi表示；上铰点用Pi 表示，到原点0，的位置矢量在静坐标系中表示为 用户要求的运动控制点(即动平台上体坐标系的原 pi；下、上铰点连线矢量在静坐标系中表示为fi一。，其 点)有时在任意点；有的假设各连杆上缸筒端与活 中t表示杆i下、上铰点之间的长度，砖i表示其单位 塞杆端的质心在上、下铰点连线上[7{’11’13]，但当采 矢量方向；动平台与负载的综合质心C到原点O， 用阀控液压缸驱动时，一般采用整