【摘要】：針對六維加速度傳感器的解耦難度與構(gòu)型復(fù)雜度存在矛盾的現(xiàn)狀,給出了12支鏈預(yù)緊式并聯(lián)六維加速度傳感器的設(shè)計方案,并在四維位形空間內(nèi)構(gòu)建了解耦算法。通過重組輸入量并聯(lián)列求解正向動力學(xué)方程和力協(xié)調(diào)方程,剖析了輸出量的構(gòu)成成份。通過引入前置、后置矩陣以及"輔助角速度"的概念,將動力學(xué)方程轉(zhuǎn)換成兩組形式簡單的一階線性常微分方程,并運用梯形方法推導(dǎo)出關(guān)鍵特征量的顯式遞推公式。解耦算法與ADAMS仿真的相對誤差為0.62%,且前者的計算效率更高;試驗結(jié)果顯示,實物樣機在1 min內(nèi)的測量誤差為8.42%,驗證了設(shè)計方案的可行性。通過在離散節(jié)點處進行Taylor展開,推導(dǎo)出局部截斷誤差的解析式,為解耦精度的提高提供了依據(jù)。進一步地,將解耦算法推廣至更一般化的情形,通過引入兩個關(guān)于向量獨立元素的定理,證明出預(yù)緊式并聯(lián)六維加速度傳感器的最少支鏈數(shù)為7,對應(yīng)拓撲構(gòu)型的最少自由度為6。
[Abstract]:In view of the contradiction between the difficulty of decoupling and the complexity of configuration of six-dimensional acceleration sensor, the design scheme of 12 branch-chain parallel six-dimensional acceleration sensor is presented, and the decoupling algorithm is constructed in the four-dimensional configuration space. The composition of output is analyzed by solving forward dynamic equation and force coordination equation by recombination input in parallel. By introducing the concepts of pre- and post-matrix and "auxiliary angular velocity", the dynamic equations are transformed into two groups of linear ordinary differential equations with simple form, and the explicit recursion formulas of the key characteristic variables are derived by using the trapezoidal method. The relative error between decoupling algorithm and ADAMS simulation is 0.62, and the efficiency of the former is higher. The experimental results show that the measuring error of the physical prototype within 1 min is 8.42, which verifies the feasibility of the design scheme. Through the Taylor expansion at the discrete nodes, the analytical formula of the local truncation error is derived, which provides the basis for improving the decoupling accuracy. Furthermore, the decoupling algorithm is extended to a more general case. By introducing two theorems on vector independent elements, it is proved that the minimum number of branch chains is 7 and the minimum degree of freedom of the corresponding topological configuration is 6.
【作者單位】： 南京林業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)院;江蘇省精密與微細制造技術(shù)重點實驗室;南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院;北京航空航天大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51405237) 江蘇省高校自然科學(xué)研究項目(14KJB460020)資助
【分類號】：TP212

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