大型数字式六自由度运动平台的开发.doc
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1、大型数字式六自由度运动平台的开发一、概述六自由度运动平台(用于加工业被称为“虚拟轴机床”),由于有极为广阔的应用前景,近几年,引起了国外科研、院校广泛的研究兴趣。六自由度运动平台是由六支油缸,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六只油缸的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态,可广泛应用到各种训练模拟器中,如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶员模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域中。在加工业可制成六轴联动机床、机器人等。由于六自由度运动平台的研制,涉及机
2、械、液压、电器、控制、计算机、传感器,空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域,因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。国外某大型液压公司的总部大厅里,向客人展示水平的第一个标志就是六自由度运动平台,笔者认为,六自由度运动平台是液压及控制技术领域的皇冠级产品,掌握了它,在液压和控制领域基本上就没有了难题。以下介绍它的开发过程。二、传统的伺服液压控制六自由度运动平台到目前为止,世界上所有国家和研制单位,大型平台都无一例外的采用了液压伺服控制系统。国内以几所名牌大学的研究水平较高,其控制原理基本相同,见六自由度平台单缸控
3、制框图:此主题相关图片如下:从图中可看出,主控计算机是完成空间状态的时时解算,然后将解算结果送到六个单缸控制器,经数/模转换后送给伺服放大器、伺服阀、伺服缸推动平台运动。伺服缸的位移和压力通过两只传感器并经模/数转换后送给计算机,完成闭环控制。该系统最大的难点是传递环节多、控制过于复杂、调试困难、可*性差、伺服阀抗干扰污染能力弱、故障率高,因而国内尽管许多单位进行了研制,但大面积推广的却始终不多。三、六自由度控制的空间状态解算要想控制平台姿态,首先必须掌握它的运动方程。六自由度控制的空间位置状态有二种解析方法。1、正解:即已知六根液压缸的长度,求解平台姿态,到目前为止,还没有直接中的的正解方程
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