欧拉公式刚体动力学 基于牛顿欧拉方法的6PUS并联机构刚体动力学模型

2017/5/18 10:42:11

最后,系统集成问题是决定模拟器逼真程度和性能的关键。为了能将各子系统组合为一个完整的模拟器系统,论文最后探讨了包括控制系统体系结构、子系统任务分配、信息交互以及传输延迟补偿在内的系统集成问题。针对交互式自行车模拟器多任务、实时性的特点,采用了分散式控制模式,将各个控制任务分配到不同的子控制器中,同时确定了各子控制器之间的通讯方式和传输的数据。

欧拉公式刚体动力学 基于牛顿欧拉方法的6PUS并联机构刚体动力学模型

通过对各项实验研究,说明运动及力觉提示系统设计的合理性,它们能与视觉及声效系统有效集成并对自行车驾驶进行逼真模拟。

欧拉公式刚体动力学 基于牛顿欧拉方法的6PUS并联机构刚体动力学模型

论文的主要研究内容是交互式自行车模拟器运动和力觉提示子系统的研究与开发,这两部份子系统已经成功应用到模拟器系统中,并接受了多名测试者的操作和测试。论文所涉及的项目-上海市科委重大项目《UNIX环境下VR系统关键技术研究及应用系统开发》已于2005年4月通过相关专家组的验收。

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3.期刊论文 张建政.刘伟.高峰.ZHANG Jian-zheng.LIU Wei.GAO Feng 6-PSS并联机器人动力学模型的牛顿-欧拉方法 -机械设计与研究2007,23(3)

给出了动平台的速度、加速度与各个构件的速度、加速度之间的关系,以牛顿-欧拉法为基础,对6-PSS并联机构各个杆件和动平台分别建立牛顿-欧拉方程,并消去其内力,以动平台为研究对象导出6-PSS并联机构动力学方程的开式和闭式形式,最后进行了数值仿真,给出了动平台做一定曲线运动时各驱动力的变化曲线.为基于动力学的控制奠定了基础.

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4.期刊论文 罗磊.莫锦秋.王石刚.蔡建国 并联机构动力学建模和控制方法分析 -上海交通大学学报2005,39(1) 并联机构的动力学建模是其实现高速、高精度运动控制的前提条件.根据并联机构特点分析了4种动力学建模方法,即牛顿-欧拉方法、拉格朗日方法、拉格朗日-达朗贝尔方法和微分几何原理.

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分类阐述了并联机构的不同运动控制策略,其中包括基于运动学模型的控制、基于动力学模型的控制、基于性能的控制和冗余驱动控制.认为完备的动力学建模、动态参数辨识、自适应控制以及多目标优化控制等理论和技术是并联机构控制研究中需要解决的关键性问题.

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5.学位论文 卢宏琴 基于旋量理论的机器人运动学和动力学研究及其应用 2007

让机器人更为人性化地为人类服务是人类社会发展的内在动力,而集多项学科与交叉技术的机器人技术是实现这一伟大理想的桥梁。

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机器人研究的首要问题是建立恰当的数学模型,经典的方法为齐次坐标与D-H参数描述法,该法从广义坐标的角度入手,是一种宏观的全局的坐标描述。然而,欲抓住机器人“运动”的本质属性,就需要从微观局部的特性揭示其本质,旋量理论及李代数计算是一种恰当的构架。本文正是从旋量理论入手,意在对机器人“运动”的本质属性加以揭示,是对经典方法的有效补充,具有重要的理论意义和应用前景。

欧拉公式刚体动力学 基于牛顿欧拉方法的6PUS并联机构刚体动力学模型

首先,应用李代数、旋量理论描述了机械操作臂的运动学关系。利用符号递推软件Mathematica进行了运动学关系算法的实现;随后基于运动学关系,建立了机械操作臂的雅可比矩阵并进行了奇异性分析和仿真,为机械操作臂的结构设计奠定了基础。

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其次,将旋量理论应用到了机械操作臂的动力学建模过程中。本文全面系统地对动力学建模的拉格朗日方法、牛顿-欧拉方法及凯恩方法进行了分析和比较。这些方法虽然物理上完全等价,但在计算效率上并不等同,其中牛顿-欧拉递推动力学建模方法的计算效率最高,计算量为O(n),与机械操作臂的自由度数成正比。

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而旋量方法更有助于形成递推的高效动力学建模,因而将旋量理论融合到这些方法当中,推动了递推算法的发展。本文进一步将串联机构的动力学建模扩展到并联机构(四杆机构)的动力学建模当中。

对机器人进行动力学建模的目的之一是优化控制,因此本文在得到动力学模型之后,进一步对机械操作臂进行了基于模型控制的研究,并利用动力学分析软件Adams和数值计算软件Matlab/Simulink进行了仿真研究与分析。

最后,将串联机械操作臂的动力学建模过程同Kalman滤波原理进行了类比和分析研究,得出了机械操作臂系统的广义质量算子和广义质量算子逆的递推算法,进一步发展了动力学的递推过程,也为高效动力学建模及后续研究奠定了基础。

6.期刊论文 钟英英.楼云江.徐毅.ZHONG Ying-ying.LOU Yun-jiang.XV Yi 并联机构动力学建模及控制研究 -机电工程2009,26(4)

为了系统地研究并联机构动力学特性,分析了4种基本建模方法(牛顿-欧拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日-达朗贝尔方法和虚功原理方法),总结了各种方法的优缺点.在此基础上,对动力学的3种控制算法(经典PD控制、机器人控制中常用的计算力矩控制以及数控加工中的先进轮廓控制)在并联机构上的应用进行了分析研究.

针对开发的三自由度(3-DoF)纯平动并联机构Orthopod,采用拉格朗日-达朗贝尔方法进行了动力学建模,并对其进行了控制仿真.研究结果显示,轮廓控制在轮廓误差控制方面具有更好的性能,适合于雕刻机的控制应用.

7.期刊论文 夏华.李立 并联机构动力分析与建模的方法简析 -中国西部科技2006,""(18)

对并联机构进行适当动力学建模是对其实现优良控制的前提和基础.本文简要介绍了4种常用的并联机构的动力学分析和建模的方法,即牛顿-欧拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日-达朗贝尔方法和微分几何原理,为从事并联机构相关分析和设计时有针对性的选用打下基础.

8.期刊论文 郭祖华.陈五一.陈鼎昌 6-UPS型并联机构的刚体动力学模型 -机械工程学报2002,38(11)

建立了6-UPS型并联机构的动力学模型.为了能使动力学模型包含所有构件的重力和惯性力,以6-UPS并联机构的支链为研究对象,运用D-H方法建立了各构件的坐标系,推导了支链的运动学反解的解析方程,并给出了各个构件的速度、加速度与动平台的速度、加速度的映射关系.

然后用牛顿-欧拉方法推导了6-UPS并联机构的动力学模型,为支链中各个构件支反力的求解和整个机构的动力学分析奠定了基础.最后以并联机床为例,运用动力学模型进行了实际计算并绘制了连杆驱动力的变化曲线.

9.学位论文 解顺强 虚拟轴机床非线性动力学的正问题和逆问题 2003

该文结合国家重点基础研究基金资助项目(973项目):数学机械化与自动推理平台项目—机构学及数控技术中的数学机械化方法,和清华大学机械工程学院基金资助项目:并联机构非线性动力学特性及其关键技术,主要以清华大学和齐齐哈尔第二机床厂联合开发的一种新型混联虚拟轴机床为背景,对其进行了动力学分析;同时对虚拟轴机床中的6-SPS型Stewart平台进行了动力学建模的研究.

主要内容如下:1.将递推牛顿-欧拉动力学算法推广到更一般情况.

给出了运动底座串联机器人的递推牛顿-欧拉动力学算法的两种形式.一种是不考虑连杆重力的,一种是考虑连杆重力的.得到并应用数学方法证明了这两种算法之间的关系:后一种算法可以由前一种算法通过改动补始值得到.

将这种通过改动初始值的算法运用到新型混联机床的动力学分析上,结果表明该算法具有较好的计算效率.2.从两个不同角度,建立了端铣刀动态铣削力/力矩的两个模型.并对其中一个不需重新标定的模型,取不同的铣削参数给出了动态铣削力和力矩的仿真.

3.对混联机床进行了正、反运动学分析,得到其位置、速度、加速度的解析解.4.将混联机床看作是由串联结构和并联结构构成的.运用牛顿-欧拉方法,分别建立了并联结构各个分离体的牛顿-欧拉动力学方程;运用推广的递推牛顿-欧拉动力学算法,给出了串联结构的动力学方程.

通过使用消元技巧,得到了整个机构的封闭形式的动力学逆问题公式.通过仿真得到如下结论:动平台运动所需的滑块驱动力,与动平台相对机床的对称面做其对称运动所需的另一滑块的驱动力对应相等.

考虑铣削过程,对动力学逆问题公式进行了仿真.研究了铣削参数的变化对驱动力的影响.5.从逆动力学公式出发,建立了动力学正问题模型.

针对两种情况进行了正动力学仿真研究:一种是不考虑铣削过程,一种是考虑铣削过程.6.建立了混联机床的振动模型,仿真研究了不同的铣削参数对振动特性的影响.相轨图表明振动呈现混沌特性.7.

运用图论方法,建立了6-SPS型Stewart平台的动力学方程.首先构成树形结构,并画出了系统的有向图.其次给出了关联矩阵、通路矩阵、转轴矩阵、滑移轴矩阵等量,通过运算得到了树形结构的动力学方程.结合约束方程,最后得到6-SPS型Stewart平台的动力学方程.

引证文献(14条)

1.刘胜.李晚龙.杜延春.宋佳 潜器Stewart平台动力学仿真[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报 2009(9)

2.刘红军.赵帅.魏英姿 一种刚柔结合并联机构及其动力学分析[期刊论文]-制造业自动化 2009(12)

3.陈根良.王皓.来新民.林忠钦 基于广义坐标形式牛顿-欧拉方法的空间并联机构动力学正问题分析[期刊论文]-机