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Stewart 六自由度并联平台动力学模型振动分析摘要: 为提高 Stewart 六自由度并联减振平台控制精度, 采用力学分析、旋转矩阵等方法构建了减振平台的速度特性和加速度特性等动力学分析模型和 Adams 虚拟样机模型, 并对该平台在瞬态激励下上端载物平台的位移输出情况、速度情况和加速度情况以及固有特性进行了振动仿真分析. 结果表明:1) 上端平台的响应较小, 最大的位移出现在 s 左右且能够很快地保持稳定; 2) Stewart 六自由度并联平台的一阶固有频率较小,低频特性较好, 且在大范围的频率段范围内响应稳定. 中国论文网/view- 关键词: Stewart 并联平台;动力学分析;振动仿真;固有特性中图分类号: TH113 文献标识码: A 文章编号: 1674-2974 ( 2016 ) 02-0036-07 Stewart 六自由度并联平台最初是由德国学者 Stewart[1] 提出的, 相比串联机构其有以下优点: 具有高刚度且结构比串联式稳定; 并联机构定位准确, 承载能力强, 动态特性好; 在实时计算控制时, 六自由度并联平台从诞生以来其各种形式及结构被广泛用于减振及精确定位领域[2-4]. 由于 Stewart 平台结构的复杂性, 国内外学者对其运动学和动力学特性进行了广泛研究[5-9].Afzali-Far 等人[10] 研究了对称式结构的 Stewart 并联平台的阻尼减振控制, 并设计和研究了 Stewart 等人[11] 研究了并联平台的逆向运动学和刚体动力学特性,通过仿真平台得到了平台的速度、加速度、力矩等特性. Stewart 六自由度并联平台的运动学及动力学分析是后续结构优化及控制器设计的基础,因此研究其运动学及动力学理论具有重要的意义. 目前针对 Stewart 平台的动力学模型分析方法主要有拉格朗日法[12-14] ( Lagrange )和牛顿欧拉法[15-16] ( Newton-Euler ) 两种. 其中,拉格朗日法只需计算系统的动能和势能就能确定系统的动力学特性,因此该方法相对比较简单且有利于控制策略的制定. 本文针对所设计的 Stewart 六自由度并联平台进行了运动学和动力学分析, 并在此基础上通过 Adams 软件建立了模型的动力学模型及振动模型, 分析 Stewart 六自由度并联平台动力学模型振动特性,为提高 Stewart 六自由度并联减振平台控制精度提供理论与技术支持. 1Stewart 六自由度并联平台力学分析 六自由度并联平台结构 Stewart 六自由度并联平台主要由负载平台、基平台和六根驱动杆组成, 每根驱动杆通过铰接方式分别连接负载平台和基平台. 根据铰接方式的不同可以分为球铰连接( Spherical joint ) SPS 型和万向铰连接( Universal joint ) UPS 型;根据驱动杆与负载平台和基平台的连接点数又可分为 3-3 型 Stewart 平台, 3-6 型 Stewart 平台及 6-6 型 Stewart 平台. 应用最为广泛的 Stewar t 平台为驱动杆与负载平台和基平台都有6 个连接点数的 UPS 型平台,即 6-UPS 型