[发明专利]基于单叶双曲面各向同性并联机构全局优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构设计及优化领域，具体是一种基于单叶双曲面各向同性并联机构全局优化设计方法。

背景技术

并联机构以其刚度大、结构稳定、承载能力强的优点在工业领域获得了广泛应用。然而并联机构各自由度间存在的强耦合特性会导致控制性能的严重降低。完全动态各向同性意味着并联机构不仅实现了解耦并且其各阶模态完全相等，由于受到实际负载惯性参数的约束，标准Stewart并联机构无法实现完全动态各向同性。为了获得高性能的控制品质，国内外学者提出了能够满足完全动态各向同性的复合单叶双曲面型式的并联机构，符合该型式的并联机构消除了实际负载惯性参数的约束条件，可实现柔顺控制中心的局部解耦且具有良好的控制性能。然而满足复合单叶双曲面形式的并联机构的解空间并不唯一，考虑全局特性并确定并联机构的具体设计参数在工程设计中具有重要意义。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的在于提供一种基于单叶双曲面各向同性并联机构全局优化设计方法。本方法基于复合单叶双曲面的满足完全动态各向同性且以全局模态灵敏度为优化目标，根据负载特性设计满足完全各向同性的具体并联机构结构参数。

本发明采用以下技术方案予以实现：

步骤1：确定系统构型

根据负载特性M_t，计算满足完全各向同性的中位雅可比矩阵J_lx0：

Jlx(α)=p1(α)p2(α-23π)p1(α+23π)p2(α+23π)p1(α-23π)p2(α)T---(1)]]>

式(1)中：

p₁(α)=[-k_a1sinα k_a1cosα k_c1 -a_1zk_a1cosα+r₁k_c1sinα -α_1zk_a1sinα-r₁k_c1cosα r₁k_a1]^T