Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)建模與仿真.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：V241.01國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：530工學(xué)碩士學(xué)位論文Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)建模與仿真碩士研究生：劉煥民導(dǎo)師：王本利教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：飛行器設(shè)計(jì)所在單位：航天學(xué)院衛(wèi)星技術(shù)研究所答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要本文利用牛頓歐拉法建立了Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型，所建立的動(dòng)力學(xué)模型考慮了因擾動(dòng)引起基臺(tái)運(yùn)動(dòng)的情況。該動(dòng)力學(xué)模型經(jīng)過(guò)適當(dāng)變化能涵蓋Stewa

2、rt平臺(tái)主要應(yīng)用的兩個(gè)方面：運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與振動(dòng)隔離平臺(tái)。在建立了動(dòng)力學(xué)模型后分別對(duì)該模型應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和振動(dòng)隔離平臺(tái)進(jìn)行了討論并分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。首先，利用牛頓歐拉法對(duì)基臺(tái)運(yùn)動(dòng)的Stewart平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得到了包含基臺(tái)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，整理成機(jī)器人領(lǐng)域常用的緊湊形式。在MatlabSimulink環(huán)境下建立了Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)，首先對(duì)忽略基臺(tái)運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行了仿真并與文獻(xiàn)對(duì)比，在考慮基臺(tái)運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行了仿真并與忽略基

3、臺(tái)運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行對(duì)比，兩個(gè)仿真綜合驗(yàn)證所建立動(dòng)力學(xué)模型的正確性。其次，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行了討論。把動(dòng)力學(xué)模型適當(dāng)簡(jiǎn)化后經(jīng)過(guò)分析得到了適用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型。因?yàn)樵诮?dòng)力學(xué)模型時(shí)應(yīng)用了假設(shè)0LsW?=，在此對(duì)該假設(shè)進(jìn)行了理論推導(dǎo)與仿真驗(yàn)證，得出該假設(shè)對(duì)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型的影響可以忽略不計(jì)。采用計(jì)算力矩算法控制六自由度的Stewart平臺(tái)，最后對(duì)平臺(tái)跟蹤一條在任務(wù)空間給出的隨時(shí)間變化的連續(xù)軌跡進(jìn)行了仿真。同時(shí)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用于

4、振動(dòng)隔離平臺(tái)進(jìn)行了討論。通過(guò)改造支腿結(jié)構(gòu)，適當(dāng)變化前面的動(dòng)力學(xué)模型得到了適合振動(dòng)隔離平臺(tái)應(yīng)用的動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)振動(dòng)隔離平臺(tái)特點(diǎn)給出了線性化必須滿足的幾個(gè)條件，然后經(jīng)過(guò)分析并利用線性化條件將動(dòng)力學(xué)模型線性化。由于得到的線性化動(dòng)力學(xué)模型是耦合的，所以利用計(jì)算力矩控制算法將線性化后的動(dòng)力學(xué)模型解耦。文中給出了對(duì)平臺(tái)隔振效果的仿真驗(yàn)證。最后，考慮到大多數(shù)情況下振動(dòng)隔離平臺(tái)干擾均為隨機(jī)干擾與正弦的混合的情況，對(duì)隨機(jī)干擾的情況進(jìn)行了討論，利用線性二