面向实时控制应用的过约束重型并联机床动力学建模方法
专利汇可以提供面向实时控制应用的过约束重型并联机床动力学建模方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种面向实时控制应用的过约束重型并联机床动 力 学建模方法，属于机床制造技术领域；该方法包括，根据机床的结构求出各个主动关节的 位置 ，速度和 加速 度；以及各构件质心的位置，速度和加速度，建立动平台和各个主动关节的速度关系；采用 牛 顿-欧拉方法建立过约束重型并联机床中各构件的力平衡方程和力矩方程，根据过约束重型并联机床的结构参数和支链的杆件轴向 变形 情况，建立其变形与动平台输出误差之间的协调方程，最后，结合力平衡方程、力矩方程以及协调方程，建立动力学模型。本发明考虑重型并联机床中 刚度 较差 连杆 的变形，不仅克服了传统的刚体动力学模型 精度 低的问题，而且建立的动力学模型满足控制系统的实时计算要求。，下面是面向实时控制应用的过约束重型并联机床动力学建模方法专利的具体信息内容。
1.一种面向实时控制应用的过约束重型并联机床动力学建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）根据过约束重型并联机床的结构，通过运动学分析，求出机床各个主动关节的位置，速度和加速度；以及各构件质心在机床不同坐标系中的位置，速度和加速度，同时还根据雅可比矩阵建立动平台和各个主动关节的速度关系；
2）根据对过约束重型并联机床各个构件进行受力分析的情况，采用牛顿-欧拉方法建立过约束重型并联机床中各个构件的力平衡方程和力矩方程；
3）根据过约束重型并联机床的结构参数和支链的杆件轴向变形情况，建立过约束重型并联机床支链中的轴向变形和动平台的输出误差的协调方程；
4）最后，将力平衡方程、力矩方程和误差协调方程联立建立动力学模型，并求出模型中的参数。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1）具体包括：
11）建立固定在机床机架上的固定坐标系O-XY，O点为机床两个立柱与地面的接触点C1、C3的中点；X轴水平向右，Y轴垂直向上；建立在动平台上的固定坐标系O′-xy，动平台的中心位置记为O′，x轴水平向右，y轴垂直向上。
在关节点Bi建立以BiAi方向为x′轴的动坐标系Bi-x′y′以及与固定坐标系O-XY平行的动坐标系Bi-xy。根据图中的几何位置关系得到：
r+ai＝bi+qie2+lni，i＝1,2,3,4 (1)
T
其中，r＝[x y] 为O′点在O-XY坐标系中的位置矢量，ai是Ai点在O′-xy坐标系T
中的位置矢量，ai＝[aix aiy]，bi表示从点O到Ci的矢量，qi表示关节点Bi在坐标系O-XYT
中的Y坐标，e2＝[0 1]，l和ni分别表示连杆AiBi的长度和单位矢量。
连杆A5B5的限制方程表示为
r+a5＝b5+(l51+l52)n5 (2)
其中，a5为A5在O′-xy坐标系的位置矢量，b5为从点O到点B5的矢量，l51和l52分别为 构件（51）和构件（52）的长度，n5为连杆A5B5的单位矢量；
12）表达式（1）的两边同时对时间求一阶导数，得出各滑块的速度为： 其中， 为O′点在O-XY坐标系中的速度矢量，连杆AiBi和A5B5的角速度分别为： 其中，nix和niy分为ni在X和Y轴上的分量，i＝
1,2,3,4,5；
构件（51）及构件（52）的质心在O-XY坐标系中的速度分别表示为：
13）表达式（1）的两边同时对时间求二阶导数，得出各滑块的加速度为： 其中，为O′点在O-XY坐标系中的加速度矢量，连杆AiBi和A5B5的角加速度分别为：
构件（51）和构件（52）的质心在坐标系
O-XY中的加速度分别为：
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤2）具体包括：
21）连杆AiBi的力平衡方程如公式（9）所示：
其中，mi是AiBi杆的质量，FAi是连杆AiBi作用在动平台上的力，且FAi＝[FAix′ FAiy′]T T
， 是杆件AiBi质心加速度矢量，g＝[0 g]，且g为重力加速度,FB1和FB2是滑块B1B2作用在连杆A1B1和A2B2的约束力，FB3和FB4是滑块B3B4作用在连杆A3B3和A4B4的约束力，并且FBi＝[FBix′ FBiy′]T；连杆AiBi的力矩方程如公式（10）所示：
其中，Ji是连杆AiBi基于Bi-xy坐标系的转动惯量，rci是连杆AiBi在Bi-xy坐标系下的位置矢量，rcxi和rcyi分别是x轴和y轴的分量；
连杆A5B5的力平衡方程和力矩方程分别如公式（11）和（12）所示：
其中，J51和J52分别是连杆B5C和CA5相对于坐标系B5-xy的惯性矩，m51和m52分别为构件51和构件52的质量，FA5和FB5表示动平台和横梁作用在连杆A5B5上作用力，rcx51和rcy51分别表示构件B5C质心在坐标系B5-xy中位置矢量沿x和y的分量；
21）动平台的力平衡方程公如公式（13）所示：
其中，M为动平台的质量，Fe为施加在动平台上的外力。
T
设动平台的质心相对于坐标系O′-xy的位置矢量为Rc＝[Rcx Rcy]，则动平台的欧拉方程如公式（14）所示：
其中，Me是施加在平台上的力矩，Aix和Aiy是点O′到Ai的矢量沿FAix'和FAiy′方向的分量。
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤3）建立过约束重型并联机床支链中的轴向变形和动平台的输出误差的协调方程如下：
连杆AiBi的轴向变形如公式（15）：
其中，E表示连杆AiBi的弹性模量，δi表示连杆AiBi的轴向变形，Si是连杆AiBi的横截面积，Fu表示连杆AiBi上到Bi距离为u点所受的力， 是连杆AiBi质心的加速度。 同样可以计算出连杆A5B5的轴向变形如公式(16)：
其中，S51和S52是构件（51）和构件（52）的横截面积；
考虑到杆件轴向变形，动平台具有微小的转动dγ，连杆AiBi的轴向变形和动平台位置误差之间关系如公式（17）：
T
δi＝ni(a′i-ai)＝ni((T-I)ai+[dx dy])(i=1,2,3,4,5) (17)
式中，dx为X方向误差，dy为Y方向误差， a′i表示动平台
发生微小转动之后点Ai在坐标系O′-xy中的位置矢量，I为二维的单位方阵。 方程(17)可以写成
式中，
联立方程（15）、（16）和（18）建立连杆轴向变形和动平台输出误差的协调方程组如公式（19）所示：
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤4）具体包括：
首先联立公式(13)，(14)和(19)，求出FAix'(i＝1,2,3,4,5)、dx、dy和dγ，然后根据公式(10)和(12)求出FAiy'，进一步根据公式(9)和(11)求出FBi，最后对滑块B1B2和B3B4进行受力分析，根据滑块以及构件B5C的力平衡方程可以计算出驱动力。
面向实时控制应用的过约束重型并联机床动力学建模方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
O-XY中的Y坐标，e2＝[0 1]，l和ni分别表示连杆AiBi的长度和单位矢量。
力，并且FBi＝[FBix′ FBiy′]。连杆AiBi的力矩方程如公式（10）所示：
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 用于对运动信息进行编码和解码的方法以及用于对运动信息进行编码和解码的设备 | 2020-05-08 | 883 |
| 使用先前帧残差的运动矢量预测 | 2020-05-11 | 909 |
| 一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法 | 2020-05-08 | 950 |
| 终端的图像配准方法、装置和终端 | 2020-05-11 | 899 |
| 监控磁共振设备中的患者的方法、磁共振设备和程序产品 | 2020-05-08 | 758 |
| X射线脉冲双星光子序列仿真方法 | 2020-05-08 | 10 |
| 编码和解码图像的方法及使用该方法的设备 | 2020-05-11 | 845 |
| 双向光流中的梯度计算 | 2020-05-08 | 492 |
| 容性负载下电磁继电器闭合弹跳电接触力学特性计算方法 | 2020-05-08 | 896 |
| 一种基于扭转模态超声导波的复合绝缘子脱粘检测方法 | 2020-05-11 | 529 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
