[发明专利]一种带连杆的六自由度液压运动平台控制方法

摘要

本发明公开了一种带连杆的六自由度液压运动平台的控制方法，包括以下步骤：设定上平台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；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；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实现六自由度运动。本发明通过进行局部坐标变换，利用水平液压缸的位移获取连杆下虎克铰铰点中心坐标的表达式，通过求解方程组，求得水平液压缸的位移，实现了带连杆六自由度运动平台的位姿反解运算，提高了由上平台的六自由度位姿指令信号到六个液压缸位移指令信号的转换精度。

主权项

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；Hv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；Dv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＝(gij)＝T·AB3、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，lm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；gkm为矩阵G中的元素；bkm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；gkn为矩阵G中的元素；bkn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。