[发明专利]一种带连杆的六自由度液压运动平台控制方法

权利要求书

1.一种带连杆的六自由度液压运动平台的控制方法，所述的六自由度液压运动平台包括：下平台(7)、上平台(8)、三个水平向液压缸、三个垂直向液压缸和三个水平向连杆；所述的三个水平向液压缸分别为1号液压缸(1)、2号液压缸(2)和3号液压缸(3)；所述的三个垂直向液压缸分别为4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)；所述的三个水平向连杆分别为1号连杆(9)、2号连杆(10)和3号连杆(11)；所述的1号液压缸(1)、2号液压缸(2)和3号液压缸(3)分别通过1号液压缸支座、2号液压缸支座和3号液压缸支座固定在下平台(7)上；所述的1号连杆(9)、2号连杆(10)和3号连杆(11)的末端通过各自的下虎克铰分别与1号液压缸(1)、2号液压缸(2)和3号液压缸(3)连接，1号连杆(9)、2号连杆(10)和3号连杆(11)的首端通过各自的上虎克铰与上平台(8)连接；所述的4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)的下端分别通过各自的下虎克铰与下平台(7)连接，4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)的上端分别通过各自的上虎克铰与上平台(8)连接；

其特征在于：具体的控制方法，包括以下步骤：

A、设定上平台(8)的六自由度位姿指令信号，并将指令信号输入到位姿反解计算模块中；

B、位姿反解计算模块通过位姿反解计算，得出六个液压缸的位移，作为六个液压缸位移指令信号；所述的反解计算包括以下步骤：

B1、设1号连杆(9)、2号连杆(10)、3号连杆(11)、4号液压缸(4)、5号液压缸(5)、6号液压缸(6)的上虎克铰铰点中心的坐标矩阵A和下虎克铰铰点中心的坐标矩阵B分别为：

式中，H₁为1号连杆(9)上虎克铰铰点中心A1到平台中心O的水平距离；H₂为平台中心O到2号连杆(10)上虎克铰铰点中心A2与3号连杆(11)上虎克铰铰点中心A3的连线的水平距离；H_v为4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)各自的上虎克铰铰点中心A4、A5和A6组成的平面到平台中心O的垂直距离；D₁为1号连杆(9)上虎克铰铰点中心A2到2号连杆(10)上虎克铰铰点中心A3的距离； l₁为1号连杆(9)下虎克铰铰点中心B1到上虎克铰铰点中心A1的距离；l₂为2号连杆(10)下虎克铰铰点中心B2到上虎克铰铰点中心A2的距离；l₃为3号连杆(11)下虎克铰铰点中心B3到上虎克铰铰点中心A3的距离；D_v为4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)各自的下虎克铰铰点中心B4、B5和B6组成的平面到平台中心O的垂直距离；R为4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)各自的下虎克铰铰点中心所在分布圆的半径；ΔL₁为1号液压缸(1)的位移；ΔL₂为2号液压缸(2)的位移；ΔL₃为3号液压缸(3)的位移；

B2、计算变换矩阵T和G

定义上平台(8)六个自由度的指令信号为Q＝(q₁ q₂ q₃ q₄ q₅ q₆),式中,q₁-横摇角；q₂-纵摇角；q₃-偏航角；q₄-沿Ox平移量；q₅-沿Oy平移量；q₆-沿Oz平移量，则存在变换矩阵T：

式中c表示求余弦符号cos，s表示求正弦符号sin；

利用矩阵T与矩阵A的乘积求取矩阵G，即：

G＝(g_ij)＝T·A

B3、计算液压缸的位移

1号液压缸(1)、2号液压缸(2)和3号液压缸(3)的位移通过求解下述方程组得出：

式中，l_m为三个水平向液压缸的连杆的两端虎克铰铰点中心的距离；g_km为矩阵G中的元素；b_km为矩阵B中的元素；求解上述方程组，即得出三个水平向液压缸的位移ΔL₁、ΔL₂和ΔL₃；

4号液压缸(4)、5号液压缸(5)和6号液压缸(6)的位移的计算公式为：

式中，L₀为垂直向液压缸上、下铰点中心的初始距离；g_kn为矩阵G中的元素；b_kn为矩阵B中的元素；

C、将六个液压缸的位移指令信号输入到阀控缸位置控制系统中，驱动液压缸运动，由液压缸驱动上平台(8)实现六自由度运动。