Stewart型六自由度并联机构控制

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六自由度并联机构是近些年研究的热点技术之-。目前该机构已广泛应用于坦克驾驶模拟、高速列车模拟、船舰驾驶模拟、汽车驾驶模拟、飞行器驾驶模拟、等多种驾驶员培训设备及公众娱乐设备之中[1。六自由度并联机构具有如下特点：(1)并联机构运动平台由多杆支承，与串联结构相比刚度大、结构稳定；(2)与串联结构相比，在相同自重与体积下承载能力高；(3)并联机构末端件没有串联结构末端件的误差积累和放大作用，误差孝精度高；(4)基于并联机构的机械很容易将电机置于机座上，运动负荷比较小，而基于串联机构的机械其电机及传动系统都放在运动件上，增加了系统的惯性，恶化了动力性能；(5)在运动学求解上，并联机构正解困难、逆解非常容易，而串联机构的正解容易、逆解十分困难，由于在实时控制这些机构时要计算逆解，故并联机构在这方面很有优势。

本文对Stewart型六自由度并联机构的控制步骤进行了描述，提出了-种六自由度并联机构的控制方法。

2并联机构反解Stewart型六自由度并联机构的分析是其控制策略设计的基础，因此确定机构模型对之后的研究至关重要。分析其模型的-般方法为先对Stewart化简如图l所示。

上下平台间通过六根电动缸和l2个铰点连接，通过l～6六根电动缸的运动驱动上平台做指定的运动。

如图l所示上平台建立惯性坐标系(也称为静坐标系)o1-XlY zh和连体坐标系(也称为动坐标系)0n-xnYnzn，静坐标系与动坐标系在初始位置时是完全重合的，坐标系的方向如图l所示。上平台中心在连体坐标系中的坐标向量为ai(il，2，，6)，下平台中心在静坐标系的坐标为B：(i1，2，，6)。这样上下台面的12个点都对应- 个初始坐标值[2l。

当上平台位置改变时，可根据平面上点的关系求出新点P的坐标值。

PTP0P (1)其中T为动平台姿态的方向余旋 ：TT1 T2T3 (2)0三考l- sins淄0 o ㈥二仅、分别为动平台在xbYbzb方向上的姿态角，得到的T1、T2、T3分别是坐标系下3个方向的余旋。P0为出事坐标值，P为上平台在Xb3Zb方向上的三个位移量。这样有空间几何关系得到平台位置3Ⅱ4的反解计算方程解。

∑ LI.7( - ) (P妒-B妒) ( - ) (4)其中为6个缸长值， 、 、PIz为动平台六个铰点坐标值，Blx、Bly、8iz为静平台六个铰点坐标值。

综上可得出6个独立的方程，根据上平台的位置与姿态得出六个缸的位移，达到反解出缸长度的目的。

3反解模型验证六自由度并联机构的控制精度需要以反解数学模型作为保证，计算中首先需要目标位置的空间位置，然后带入与实际机械结构相吻合的数学模型中求解六个缸的长度。为了保证反解数学模型作的准确性可用SolidWorks件进行1：1模型建立。然后对六自由度平台的缸的长度进行驱动，得出模型的位置。SolidWorks型的目的是验证反解模型的准确性。从而提高运动控制中平台运动的精度。

4六自由度平台驱动笔者在试验中选用了伺服电机作为动力系统的电动缸作为平台的作动器。伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是-种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机的常用三种控制方式：(1)转矩控制。(2)速度控制。(3)位置控制。

三种控制方式的特点：(1)由于电流环控制响应最快，在要求响应性比较高的环境下可采用转矩控制模式。但是对上位机运算量要求比较大。(2)速度控制模式的响应性较快 ，可用于对响应速度要求较高的工作情况下，对上位机运算量要求较低。(3)位置控制模式的响应性比较慢，可用于响应速度要求不高的工作状况下，由于-部 下转第122页图1 Stewart机构化简作者简介：吴琼，男。1987年 出生，硕士研究生，研究领域为控制工程，研究方向为六自由度并联机构。

÷口2013#-2]上第3期总第1 59期 i19In 高端装备制造 China Science&Technology Overview人的感情因素，实事求是地将合格的供应商分为A、B、C三级。评价后，将合格供应商的名录列于材料供应商合格名录”当中，以便于物资部门采购和订货。名录当中不仅要有合格供方的详细资料，还应该包括评价分数、采购范围等内容。这样做不仅可以及时使用到价格合理、质量有保证的配件，还可以通过此种办法打击不规范的经营商。另外，还应有供应商的-般资料(如单位名称、性质、类型、开户行)、通讯资料(如地址、电话、传真、联系人)、资质资料(如执照、许可证)等。

配件采购员持配件采购申请表”向合格供应商采购，首选A级，其次B级。当A、B两级均无货时才选择C级。采购贵重或大宗配件时应在合格供应商范围内比选三家报价后择优采购。由于时间紧以及A、B、C级供应商均没有所需配件时，可向其他供应商采购。在采购过程中应填写配件采购申请表”，以便于日后核查及添加新的合格供方。

已完成采购的配件，应进行入库检验、出库检验、使用过程检验。当配件出现问题时，检验部门、技术部门、供应部门人员应注意分析问题。如果属于配件本身的问题，应在不合格配件记录表”上登记，向供应商退货(换)货，并将退(换)货填入配件退(换)记录表”，作为日后对供应商定期评审的依据♀管员也要对入库配件的价格、时间及时跟踪和检查，必要时上报有关领导，领导可以采取随机抽样、电话暗访等形式，通过对比、再报价等方式，检查配件进价是否合理。

4建立车辆维修档案和维修资料(1)建立车辆维修档案⊥车从开始使用到最后报废的时间-般为15年。它和人-样，-旦生了脖，没有病历”作参考依据是不 上接第120页本文对前文所提案例采用双重化配置，装设两套完整的电气量保护(包括主保护和后备保护)，当其中-套保护出现问题由第二套带入运行，维持机组正常稳定。两套保护设置为：发电机均独立配置纵差保护，主变分别在发电机出口和厂总变高压侧与低压侧采用大差保护，两者于发电机出口端连接部分形成交叉消除死区。

通过机组改造后的测试和运行结果表明：(1)新采用的微机保护较之老旧的电磁型保护，运行性能和保护功能得到了很大改善，同时简化了操作；(2)改造后的发变组保护得到了合理配置，其动作 上接第119页分运算由驱动器完成，所以对上位机运算量要求不高。

本次研究的系统对响应速度无特殊要求，所以采用位置控制模式。位置控制模式是应用最广泛的控制模式，被广泛应用与数控机床、医疗器械、动态模拟等应用领域。位置控制模式下的驱动器可接收脉冲指令，可通过上位机和运动控制卡对伺服进行控制。通过发送脉冲数和速度来改变平台运动的位置、速度、加速度达到控制平台的要求。

5结语本文对Stewart型六自由度并联机构的控制步骤进行了描述，讲述了Stewart型六自由度并联机构反解的过程、反解模型验证方122 201352)上第3期总第1 59期行的；同时要以病历”为依据，对客车设计、客车制造中的缺陷提出宝贵意见，作为客车行业人应具备这种行为。

(2)建立车辆维修参考资料。现代的客车品种繁多，同时新的技术不断应用到客车上，不可能有人将所有新的车型全部修理过，同时需要掌握较多数据。

5制定和落实可靠的质量管理制度做好质量管理就要有好的质量管理制度。现在是制度管人，不是人管人，这是科学管理的重要形式。质量管理制度包括 检验员工作制度》、(维修设备管理制度 、 件管理制度 、《汽车维修操作制度》以及《汽修厂诚信评估指标 。制度由公司机务技术科和汽修厂质量管委会共同制定、公司董事会审批，以文本形式落实到每个聘用员工，并定期进行考核和分析，使得制度得以切实贯彻执行。

6结语总而言之，汽车客运站是道路客运安全生产的重要环节，确保客车的维修质量不仅关系到人民群众的生命财产安全，也是促进汽车维修管理现代化和技术创新的根本。通过加强客车维修质量管理，把提高汽车维修质量纳入经营管理中，可确保社会效益和经济效益的双丰收”。