[发明专利]一种六自由度双电液振动台台阵模拟系统的位姿控制方法

说明书

本发明公开了一种六自由度双电液振动台台阵模拟系统的位姿控制方法，包括以下步骤：得到PI控制器的输入信号和输出信号；得到台阵模拟系统反馈的位姿信号y_f；得到10个阀控缸机构的冗余力s；得到PID控制器的输入信号和输出信号；驱动台阵模拟系统运动。本发明通过采集10个阀控缸机构中液压缸的压差信号，利用自由度分解矩阵求取冗余力补偿信号，利用冗余力补偿信号调节阀控缸机构的驱动信号，使各阀控缸机构中的冗余力减小到额定供油压力的15％以内。本发明在CPU为Intel PD 2.6G、内存为1G的Advantech工控机IPC‑610上测试，算法的运行周期小于1ms，能够满足台阵模拟系统的实验要求。

技术领域

本发明涉及一种六自由度双电液振动台，特别是一种六自由度双电液振动台台阵模拟系统的位姿控制方法。

背景技术

电液振动台是振动环境模拟的重要设备，广泛应用于航天、汽车、船舶、桥梁和土木工程建筑等领域。随着科技的发展，试件的结构尺寸越来越大。单振动台振动模拟实验很难达到指定的运动状态来模拟真实的振动环境。振动台台阵系统由两个或两个以上的振动台组成，为大跨度结构试件的振动模拟试验创造了必要条件。

台阵系统多为冗余驱动系统，驱动机构的数量多于系统的运动自由度数，因此会产生冗余力。如果控制策略选取不当，将使台阵系统中各驱动机构间出现较大的内力耦合，过多的消耗能量，严重时可导致系统无法运动。

六自由度双电液振动台台阵模拟平台由10套阀控缸机构驱动，六个运动自由度，是典型的冗余驱动系统。现有的针对单振动台的控制方法无法直接应用于控制台阵模拟系统运动。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以有效的降低台阵模拟系统的冗余力的六自由度双电液振动台台阵模拟系统的位姿控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种六自由度双电液振动台台阵模拟系统的位姿控制方法，所述的六自由度双电液振动台台阵模拟系统包括下平台、上平台A、上平台B、桥墩A、桥墩B、桥板、三个水平向阀控缸机构、七个垂直向阀控缸机构和三个反力墙，所述的三个水平向阀控缸机构分别为5号阀控缸机构、6号阀控缸机构和7号阀控缸机构，所述的七个垂直向阀控缸机构分别为1号阀控缸机构、2号阀控缸机构、3号阀控缸机构、4号阀控缸机构、8号阀控缸机构、9号阀控缸机构和10号阀控缸机构，所述三个反力墙为1号反力墙、2号反力墙和3号反力墙；所述的1号阀控缸机构、2号阀控缸机构、3号阀控缸机构和4号阀控缸机构的上端分别通过各自的虎克铰与上平台A连接；所述的1号阀控缸机构、2号阀控缸机构、3号阀控缸机构和4号阀控缸机构的下端分别通过各自的虎克铰与下平台连接；所述的8号阀控缸机构、9号阀控缸机构和10号阀控缸机构的上端分别通过各自的虎克铰与上平台B连接；所述的8号阀控缸机构、9号阀控缸机构和10号阀控缸机构的下端分别通过各自的虎克铰与下平台连接；所述的5号阀控缸机构、6号阀控缸机构和7号阀控缸机构的外端分别通过各自的虎克铰与1号反力墙、2号反力墙和3号反力墙连接，所述的1号反力墙、2号反力墙和3号反力墙固定在下平台上；所述的5号阀控缸机构、6号阀控缸机构和7号阀控缸机构的内端分别通过各自的虎克铰与上平台B连接；

所述的上平台A通过桥墩A和桥板连接；所述的上平台B通过桥墩B和桥板连接；

所述的位姿控制方法，包括以下步骤：

A、以桥板的几何中心O为控制点，在控制点建立O-XYZ坐标系。OX轴正方向由O点指向2号阀控缸机构上端虎克铰铰点中心与10号阀控缸机构上端虎克铰铰点中心的连线的中点，且与该连线垂直；OZ轴正方向垂直指向下平台；OX、OY和OZ三个坐标轴的方向满足右手定则。六自由度双电液振动台台阵模拟系统有六个自由度，分别是绕OX轴转动的横摇运动、绕OY轴转动的纵摇运动、绕OZ轴转动的偏航运动、沿OX轴的平动、沿OY轴的平动、沿OZ轴的平动。