針對小型化、靈活投放海上漂浮平臺的平衡穩(wěn)定控制需求,提出了一種具備空間二維穩(wěn)定的2-HUS/U并聯(lián)平臺,其HUS支鏈為驅動支鏈,U為恰約束從動支鏈,采用滾珠絲桿驅動機構。設計的2自由度無冗余結構,為平臺的快速穩(wěn)定平衡提供保證,采用螺旋理論分析驗證了2-HUS/U并聯(lián)平臺自由度;根據平臺的約束方程導出了位置逆解和Jacobian矩陣,分析了平臺的速度、加速度特性和可達工作空間,利用剛體的拉格朗日方法對該平臺進行了動力學分析。通過數值算例對并聯(lián)平臺的運動學和動力學分析結果進行了數值求解。結果表明,該平臺具備三級波浪10°/s波頻的調平能力,滿足三級波浪10°波傾角的穩(wěn)定需求;在45°波傾角和10°/s的波頻下,負載需求驅動力為15 000 N,滿足海上漂浮平臺高負載的驅動需求。通過系統(tǒng)整體的分析,表明所提出的海上平臺滿足三級海洋環(huán)境的需求。 

【文章來源】：農業(yè)機械學報. 2016,47(01)北大核心EICSCD

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

HUS/U并聯(lián)平臺簡圖

平臺動坐標系原點的距離P=600mm，則B1、B2相對于固定坐標系的坐標為(－Ｒ，0，B1Z)、(0，Ｒ，B2Z)，A1、A2相對于動坐標系的坐標為(－Ｒ，0，0)、(0，Ｒ，0)。以上確定了平臺的參數，若令上平臺的兩自由度轉角α、β為輸出，當給定不同的輸出轉角、速度和角速度時，可反解求得定平臺兩螺帽相應的輸入也不相同。相應圖中動平臺的輸出轉角為α、β，此時下平臺螺帽的輸入為(L1，L2);設輸出的角速度為α、β，運動規(guī)律為α(t)=π4sin(ωt+t0)β(t)=π4sinω{t則圖2為輸入螺帽位移隨時間的變化曲線，圖3為輸入螺帽速度隨時間的變化曲線，圖4為輸入螺帽加速度隨時間的變化曲線。圖2螺帽位移隨時間變化曲線Fig．2Displacementofscrewcap圖3螺帽速度隨時間變化曲線Fig．3Velocityofscrewcap由圖可知，螺帽的位移、速度、加速度曲線均按圖4螺帽加速度隨時間變化曲線Fig．4Accelerationofscrewcap照正余弦規(guī)律變化，與動平臺運動規(guī)律吻合，螺帽位移中心在0.165m附近，與實際值相符，同時每個螺帽的位移、速度、加速度曲線也相對應，驗證了所建立模型的正確性。由圖3可以看出螺帽最大調平速度為12°/s，具有三級海洋環(huán)境下10°/s波頻的調平能力。3并聯(lián)平臺可達工作空間分析并聯(lián)平臺的位置工作空間［14］是指上平臺在空間可以達到的關于下平臺定坐標系的位置集合，影響并聯(lián)平臺可達工作空間的主要因素有:螺帽位置、球面副轉角限制、負載允許最大轉角和平臺之間的干涉�？紤]運動學模型(11)，當給定平臺參數時，平臺工作空間為滿足以下條件的集合。max(zi)≤zmaxmin(zi)≥zminmax(θ1i)≤θ1max(α、β)≤(α1、β1)(19)

B1、B2相對于固定坐標系的坐標為(－Ｒ，0，B1Z)、(0，Ｒ，B2Z)，A1、A2相對于動坐標系的坐標為(－Ｒ，0，0)、(0，Ｒ，0)。以上確定了平臺的參數，若令上平臺的兩自由度轉角α、β為輸出，當給定不同的輸出轉角、速度和角速度時，可反解求得定平臺兩螺帽相應的輸入也不相同。相應圖中動平臺的輸出轉角為α、β，此時下平臺螺帽的輸入為(L1，L2);設輸出的角速度為α、β，運動規(guī)律為α(t)=π4sin(ωt+t0)β(t)=π4sinω{t則圖2為輸入螺帽位移隨時間的變化曲線，圖3為輸入螺帽速度隨時間的變化曲線，圖4為輸入螺帽加速度隨時間的變化曲線。圖2螺帽位移隨時間變化曲線Fig．2Displacementofscrewcap圖3螺帽速度隨時間變化曲線Fig．3Velocityofscrewcap由圖可知，螺帽的位移、速度、加速度曲線均按圖4螺帽加速度隨時間變化曲線Fig．4Accelerationofscrewcap照正余弦規(guī)律變化，與動平臺運動規(guī)律吻合，螺帽位移中心在0.165m附近，與實際值相符，同時每個螺帽的位移、速度、加速度曲線也相對應，驗證了所建立模型的正確性。由圖3可以看出螺帽最大調平速度為12°/s，具有三級海洋環(huán)境下10°/s波頻的調平能力。3并聯(lián)平臺可達工作空間分析并聯(lián)平臺的位置工作空間［14］是指上平臺在空間可以達到的關于下平臺定坐標系的位置集合，影響并聯(lián)平臺可達工作空間的主要因素有:螺帽位置、球面副轉角限制、負載允許最大轉角和平臺之間的干涉�？紤]運動學模型(11)，當給定平臺參數時，平臺工作空間為滿足以下條件的集合。max(zi)≤zmaxmin(zi)≥zminmax(θ1i)≤θ1max(α、β)≤(α1、β1)(19)式中θ1———球面副的需用轉角

【參考文獻】：
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本文編號：3313147