馬鞍型并聯(lián)跟蹤臺(tái)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為滿足對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行多自由度跟蹤的需求，并聯(lián)跟蹤臺(tái)技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)。本文主要圍繞具備一個(gè)平移自由度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的并聯(lián)跟蹤臺(tái)即馬鞍型并聯(lián)跟蹤臺(tái)中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，主要有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可視化參數(shù)化設(shè)計(jì)方法、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模、自動(dòng)控制和手動(dòng)介入控制方法以及標(biāo)定技術(shù)。
　　 研究機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其目的是通過(guò)建立機(jī)構(gòu)的拓?fù)涮匦匝苌瞿軌驅(qū)崿F(xiàn)所需要求的可能機(jī)構(gòu)，而后通過(guò)判定準(zhǔn)則從可能機(jī)構(gòu)中優(yōu)選出最佳布局方

2、案。本文以單開(kāi)鏈拓?fù)淅碚摓榛A(chǔ)，依據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)準(zhǔn)則，著重對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)空間三自由度運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)涮匦赃M(jìn)行研究，給出了一種新型的呈馬鞍型并聯(lián)支撐布局的并聯(lián)跟蹤機(jī)構(gòu)方案，即馬鞍型并聯(lián)跟蹤臺(tái)。
　　 機(jī)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)是通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文以空間兩坐標(biāo)系變換關(guān)系原理為依據(jù)，構(gòu)建了馬鞍型并聯(lián)跟蹤臺(tái)的位置逆解模型，并以該模型為核心，提出了一種基于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的并聯(lián)跟蹤臺(tái)可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)表明，該方法不但能夠?qū)崿F(xiàn)馬鞍

3、型并聯(lián)跟蹤臺(tái)的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)、而且能夠擴(kuò)展應(yīng)用到多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)中去。
　　 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模和分析是研究機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的主要方面。本文概述了目前各種運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法各自的特點(diǎn)及適用范圍，提出了一種基于點(diǎn)運(yùn)動(dòng)合成理論的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法，并采用Kane方法建立了動(dòng)力學(xué)模型。就模型的實(shí)現(xiàn)方法：編程實(shí)現(xiàn)方法和虛擬樣機(jī)技術(shù)方法進(jìn)行了分析和比較，在兩者實(shí)現(xiàn)同等效果的基礎(chǔ)上，以效率更高的虛擬樣機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法為基礎(chǔ)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得

4、到了反映馬鞍型并聯(lián)跟蹤臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的一系列運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，為后續(xù)的跟蹤控制系統(tǒng)各零部件的選型和系統(tǒng)搭建提供了理論依據(jù)。
　　 控制環(huán)節(jié)在跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中占有重要地位，控制的好壞將直接決定跟蹤的最終效果。本文首先依據(jù)已得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成了跟蹤控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)搭建，而后，根據(jù)目標(biāo)跟蹤機(jī)理，以位置逆解模型實(shí)現(xiàn)了跟蹤臺(tái)的自動(dòng)控制，并進(jìn)行了自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。手動(dòng)控制方面，分析了現(xiàn)有手