CN114414265B - 商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆测试技术领域，具体涉及商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，包括：根据车架装置质心七自由度位移控制命令，对连接点在车架坐标系中的坐标进行扭转变换、平移变换和转动变换得到连接点在固定坐标系中的连接点固定坐标；根据连接点固定坐标和加载装置连杆机构运动学关系，计算出每个加载装置中液压缸的移动位移量，根据该移动位移量控制加载装置中的液压缸工作。本发明让可多个液压缸协调运动，实现车架装置的多个自由度运动，控制更精确，从而提高试验精度。

Description

商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法

技术领域

本发明涉及车辆测试技术领域，具体涉及商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法。

背景技术

商用车是用于运送人员或货物的汽车，包括载货汽车和九座以上的客车。为了保证商用车使用的安全性、可靠性，需要对商用车的驾驶室进行疲劳耐久测试。目前针对车辆驾驶室的耐久测试，通常是在六自由度振动台上进行。

但是，商用车驾驶室由于尺寸大和重量重的特点，难以安装在六自由度振动台上，或者超出六自由度振动台的负荷限制，导致商用车驾驶室台架耐久试验的开展遇到较大的困难。即使某些商用车驾驶室尺寸较小，重量较轻，能够安装到六自由度振动台上进行试验，但由于六自由度振动台台面为刚性平台，对驾驶室起到刚性约束作用，约束了商用车车架的扭转自由度，驾驶室疲劳耐久试验的精度较低。

发明内容

本发明意在提供一种商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，以解决驾驶室疲劳耐久试验精度低的问题。

本方案中的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，包括以下步骤：

步骤1，以七自由度台架中的车架装置底面中心为原点建立车架坐标系，以地面上车架坐标系原点正下方处的点为原点建立固定坐标系；

步骤2，以车架装置位于垂直运动行程的中点且其他六个自由度的位移均为零时，的车架装置的位置为初始位置坐标，根据车架装置的长度、宽度和厚度，记录每个加载装置上各个连接关节点在固定坐标系中的节点坐标，根据车架装置的长度、宽度和厚度记录每个加载装置与车架装置的连接点在车架坐标系中的连接点坐标；

步骤3，车架装置的当前位置坐标和初始位置坐标的差值即为车架装置质心七自由度位移，获取车架装置质心七自由度位移控制命令，并根据车架装置质心七自由度位移控制命令，对加载装置和车架装置的连接点进行扭转变换、转动变换和平移变换，得到该连接点在固定坐标系中的连接点固定坐标；

步骤4，根据连接点固定坐标和加载装置连杆机构运动学关系，计算出每个加载装置中液压缸的移动位移量，根据该移动位移量控制加载装置中的液压缸工作。

本方案的有益效果是：

以车架装置自身的尺寸为基础，在建立的车架坐标系下记录连接点和关节点的初始坐标，然后计算产生了七自由度位移后的车架装置的各个关节点和连接点的坐标，进而计算出加载装置中液压缸的移动位移量，以此来控制液压缸的工作，让多个自由度下的液压缸的控制更精确，提高试验精度。

进一步，还包括步骤5，通过位移传感器采集每个加载装置中液压缸的实际位移响应，建立以车架装置质心七个自由度位移为变量的七元非线性方程组，采用牛顿迭代法求解七元非线性方程组，得到车架装置质心七个自由度位移响应，对七个自由度位移进行各个自由度的闭环控制。

有益效果是：对七个自由度为变量建立的七元非线性方程组进行求解，以用于闭环控制，使各个自由度的控制过程的协调性更高，让七自由度台架在试验过程中能够得到连续、有效的控制，提高试验结果的准确性。

进一步，所述步骤1中，将车架坐标系表示为O_p—X_pY_pZ_p，将固定坐标系表示为O_b—X_bY_bZ_b，所述步骤2中，将七个加载装置与车架装置的连接点表示为A_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与连杆连接的关节点表示为B_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与底座连接的关节点表示为C_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与液压缸连接的关节点表示为D_i(i＝1～7)，将七个加载装置中液压缸与底座连接的关节点表示为E_i(i＝1～7)，A_i，B_i，C_i，D_i,E_i各点在固定坐标系中的节点坐标表示为A_bi，B_bi，C_bi，D_bi,E_bi。

有益效果是：通过标识对各个点的坐标进行表示，便于后续步骤3的计算，避免混乱。

进一步，所述步骤2中，记录每个加载装置上B_i，C_i，D_i,E_i关节点在固定坐标系中的节点坐标表示为：

其中,X＝B,C,D,E；i＝1,2,3,4,5,6,7；

所述连接点A_i在车架坐标系中的坐标表示为：

有益效果是：对各个关节点和连接点进行标识，便于唯一识别多个自由度上的点的坐标，以进行后续控制所需的计算。

进一步，所述步骤3中，所述车架装置质心七自由度位移表示为：

Dof_Dis＝[D_x D_y D_z R_x R_y R_z R_t]，其中：D_x,D_y,D_z分别为车架装置质心沿X，Y，Z三个方向的平动位移，R_x,R_y,R_z分别为车架装置质心绕X、Y、Z的转动角位移，R_t为车架装置质心处扭转角位移，表示为：

有益效果是：定义车架装置质心七自由度位移，便于后续进行移位后液压缸的位移量的计算，实现多个液压缸的协调运动。

进一步，所述步骤3中，利用扭转变换、转动变换和平移变换对A_p进行变换处理，模拟车架装置上的连接点跟随车架装置运动时在车架坐标系中发生的扭转、转动和平动，连接点在车架坐标系中的坐标A_p经变换处理后得到其在固定坐标系中的坐标A_b，表示为，A_b＝R_T×R_R×A_p+T，其中，R_T为扭转变换矩阵，R_R为转动变换矩阵，T为平移变换矩阵，分别表示为：

对A_p变换处理后得到A_b为：

有益效果是：通过扭转、转动、平移变换矩阵对连接点坐标进行变换，并利用该变换后的坐标求解各个液压缸的位移量，便于各个液压缸的精确运动控制。

进一步，所述步骤4中，获取加载装置连杆机构在固定坐标系中的运动前位置和运动后位置，根据连杆长度|A_iB_i|和勾股定理计算出每个加载装置中三角臂的转过角度，表示为：

其中，连杆与三角臂连接的关节点在固定坐标系中的坐标B'_i，表示为：

再根据转过角度和连杆长度计算三角臂与液压缸连接的关节点在固定坐标系中的关节点坐标D'_i，表示为：

根据三角臂与液压缸连接的关节点坐标和液压缸与底座连接的关节点坐标计算当前液压缸的当前长度，以当前长度减去液压缸的初始长度得到每个加载装置中液压缸的移动位移量。

有益效果是：以动作的逐步传递为依据，利用每个自由度中各个关节点的坐标计算出每个液压缸的移动位移量，提高液压缸动作行程量计算的准确性。

进一步，所述步骤5中，根据步骤4的三角臂与液压缸连接关节点的关节点坐标和每个加载装置中液压缸的移动位移量，求解出加载装置中三角臂转过的角度，再以步骤4中三角臂与连杆连接关节点的关节坐标和求解转过角度的公式，得到关于七个变量的七元高次方程组，表示为：

采用牛顿迭代法求解七元高次方程组，得到车架装置质心处的七自由度位移响应。

有益效果是：通过牛顿迭代法求解多元高次方程的方式，并求解出车架装置质心处的七自由度位移，用于对多个自由度的液压缸进行协调控制，提高多个液压缸同时控制的准确性。

附图说明

图1为本发明商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法实施例一的流程框图；

图2为本发明商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法实施例一中七自由度台架运动机构简图；

图3为本发明商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法实施例一中七自由度台架的主视图；

图4为图3中左前垂向加载装置的主视图；

图5为图3中前横向加载装置的主视图；

图6为图3中纵向加载装置的主视图；

图7为本发明商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法实施例一中液压缸位移求解示意图；

图8为本发明商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法实施例一中七自由度台架控制的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

说明书附图中的附图标记包括：左前垂向加载装置100、右前垂向加载装置200、左后垂向加载装置300、右后垂向加载装置400、前侧向加载装置500、后侧向加载装置600、纵向加载装置700、车架装置800、底座A101、球铰A102、液压缸A103、转动副A104、轴承A105、三角臂A106、球铰B107、连杆A108、球铰C109、连接板A110、底座B501、球铰D502、液压缸B503、转动副B504、轴承B505、三角臂B506、球铰E507、连杆B508、球铰F509、连接板A110、卡板装置710。

实施例一

为实现商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，本实施例还提供了一种七自由度台架，如图3所示，包括左前垂向加载装置100、右前垂向加载装置200、左后垂向加载装置300、右后垂向加载装置400、前侧向加载装置500、后侧向加载装置600、纵向加载装置700和车架装置800。各个部件在车架装置800周围的分布方位如图3进行设置，即：左前垂向加载装置100安装在车架装置800的左前位置，右前垂向加载装置200、左后垂向加载装置300和右后垂向加载装置400三个垂向加载装置的结构与左前垂向加载装置100的结构完全相同，分别安装在车架装置800的右前位置、左后位置、右后位置；前侧向加载装置500安装在车架装置800的左侧面，靠近车架前部；后横向加载装置600的结构与前侧向加载装置500的结构完全相同；后横向加载装置600同样安装在车架装置800的左侧面，靠近车架后部；纵向加载装置700的结构与前侧向加载装置500的结构完全相同，纵向加载装置700安装在车架装置800的尾部；车架装置800上固定安装待测试的驾驶室。

如图4所示，左前垂向加载装置100包括底座A101、球铰A102、液压缸A103、转动副A104、轴承A105、三角臂A106、球铰B107、连杆A108、球铰C109和连接板A110。底座A101为钢板焊接加工的安装基础结构，底座A101通过螺栓固定在试验室铁地板上。液压缸A103的底部一端通过球铰A102安装在底座A101上。液压缸A103的另一端通过转动副A104与三角臂A106连接。三角臂A106在直角处通过轴承A105安装在底座A101上。连杆A108的下端通过球铰B107连接到三角臂A106的前端，连杆A108的上端通过球铰C109连接到连接板A110的底面。连接板A110通过螺栓与商用车车架装置800连接。

在液压缸A103伸长时，推动三角臂A106绕轴承A105的轴线旋转转动，三角臂A106的前端向下运动，带动连杆A108、连接板A110向下运动。反之，当液压缸A103缩短时，连杆A108、连接板A110向上运动。通过三角臂A106，可以将液压缸的水平直线运动转换为连杆A108、连接板A110的垂向运动。另外，调整三角臂A106两个直角边的力臂长度，可以对液压缸的推力进行放大或缩小，对液压缸的位移进行缩小或放大。

如图5所示，前侧向加载装置500包括底座B501、球铰D502、液压缸B503、转动副B504、轴承B505、三角臂B506、球铰E507、连杆B508、球铰F509和连接板A110。底座B501为钢板焊接加工的安装基础结构，底座B501通过螺栓固定在试验室铁地板上。液压缸B503的底部通过球铰D502安装在底座B501上。液压缸B503的另一端通过转动副B504与三角臂B506连接。三角臂B506下端通过轴承B505安装在底座B501上。连杆B508的右端通过球铰E507连接到三角臂B506的上端，连杆B508的左端通过球铰F509连接到连接板A110的侧面。连接板A110通过螺栓与商用车车架装置800连接。前左垂向加载装置100与前侧向加载装置500共用一个连接板，前者与连接板底面相连，后者与连接板侧面相连。

当液压缸B503伸长时，推动三角臂B506绕轴承B505的轴线旋转转动，三角臂B506的上端向右运动，带动连杆B508、连接板A110向右运动。反之，当液压缸B503缩短时，连杆B508、连接板A110向左运动。通过三角臂B506，可以将液压缸的直线运动转换为连杆B508、连接板A110的水平运动。另外，调整三角臂B506的力臂长度，可以对液压缸的推力进行放大或缩小，对液压缸的位移进行缩小或放大。

如图6所示，纵向加载装置700通过卡板装置710连接到车架装置800尾部的横梁上，当液压缸伸长或缩短时，将带动连杆708推动车架装置800作纵向水平运动。

商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，用于对上述七自由度台架进行控制，如图1所示：

步骤1，以七自由度台架中的车架装置底面中心O_p为原点建立车架坐标系，将车架坐标系表示为O_p—X_pY_pZ_p，以地面上车架坐标系原点正下方的点O_b为原点建立固定坐标系，将固定坐标系表示为O_b—X_bY_bZ_b，坐标系如图2所示，将七个加载装置与车架装置的连接点表示为A_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与连杆连接的关节点表示为B_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与底座连接的关节点表示为C_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与液压缸连接的关节点表示为D_i(i＝1～7)，将七个加载装置中液压缸与底座连接的关节点表示为E_i(i＝1～7)。A_i，B_i，C_i，D_i,E_i各点在固定坐标系中的坐标表示为A_bi，B_bi，C_bi，D_bi,E_bi。

步骤2，利用反解算法求出七套加载装置中各个液压缸的位移，用于对液压缸进行反向控制。反向控制是：根据车架装置800质心处的七个自由度位移，计算出每个加载装置与车架连接点在固定坐标系的坐标，根据加载装置连杆机构运动学关系，求解出各个加载装置液压缸的位移量，从而将车架装置800的七自由度位移转换为七个加载装置的液压缸的位移进行控制。在步骤1基础上，已知车架装置质心七自由度位移Dof_Dis，利用反解算法求解各个液压缸的位移Act_Dis。

以车架装置位于垂直运动行程的中点且其他六个自由度的位移均为零时，的车架装置在固定坐标系中的位置为初始位置坐标。左前垂向加载装置100、右前垂向加载装置200、左后垂向加载装置300、右后垂向加载装置400四个加载装置的液压缸同向伸出或缩回时，推动车架装置沿垂向进行运动，其垂向运动的总的位移量即为车架装置的垂直运动行程。其他六个自由度是指车架装置除垂向运动之外的六个自由度，即纵向运动、侧向运动、绕X轴旋转、绕Y轴旋转、绕Z轴旋转、车架扭转。根据车架装置的长度、宽度和厚度，记录每个加载装置上各个连接关节点在固定坐标系中的节点坐标，连接关节点即每个加载装置上的B_i，C_i，D_i,E_i各点，B_i，C_i，D_i,E_i各点的节点坐标表示为：

其中,X＝B,C,D,E；i＝1,2,3,4,5,6,7式(1)。

以B_i点的节点坐标为例，表示为：

根据车架装置的长度、宽度和厚度记录每个加载装置与车架装置的连接点在车架坐标系中的连接点坐标，即A_i点在车架坐标系中的连接点坐标，表示为：

步骤3，当车架装置800偏离初始位置并且发生扭转变形时，根据车架装置在固定坐标系中的当前位置坐标和初始位置坐标的差值，计算车架装置质心七自由度位移，得到车架装置质心七自由度位移表示为：

Dof_Dis＝[D_x D_y D_z R_x R_y R_z R_t]式(3)，其中：D_x,D_y,D_z分别为车架装置质心沿X，Y，Z三个方向的平动位移，R_x,R_y,R_z分别为车架装置质心绕X、Y、Z的转动角位移，R_t为车架装置质心处扭转角位移，表示为：

此时，获取车架装置质心七自由度位移控制命令，并根据车架装置质心七自由度位移控制命令，对连接点坐标进行扭转变换、转动变换和平移变换，得到连接点在固定坐标系中的连接点固定坐标，即车架装置上的A_i点跟随车架装置800上的质心发生扭动、转动、平动，因此将A点在车架坐标系O_p—X_pY_pZ_p中的坐标A_p进行扭转变换、转动变换和平移变换即得到其在固定坐标系O_b—X_bY_bZ_b中的坐标A_b，变换公式为：

A_b＝R_T×R_R×A_p+T 式(5)；

其中，R_T为扭转变换矩阵，R_R为转动变换矩阵，T为平移变换矩阵，R_T、R_R、T分别表示为：

根据式(2)-式(8)对连接点坐标A_p处理后得到连接点固定坐标A_b为：

步骤4，根据连接点固定坐标和每个加载装置的连杆机构运动学关系，连杆机构为连杆两端的运动关系，计算出每个加载装置中液压缸的移动位移量。

首先，假设各个加载装置中三角臂的转过的角度为θ_i，根据C点在固定坐标系中的坐标和三角臂转过的角度θ计算B点在固定坐标系中的坐标B'_i。

其次，根据连杆长度|A_iB_i|和A、B两点在固定坐标系中的坐标建立方程，将式(10)代入式(11)，求解该方程可计算出三角臂的转过角度θ_i，表示为：

再次，根据三角臂的转过角度θ_i和C点坐标，计算出D点在固定坐标系中的关节点坐标D'_i，表示为：

最后根据三角臂与液压缸连接的关节点坐标D'_i和液压缸与底座连接的关节点坐标E_i计算当前液压缸的当前长度，以当前长度减去液压缸的初始长度得到每个加载装置中液压缸的移动位移量Act_Dis(i)，表示为：

以左前垂向加载装置100为例，如图7所示，获取每个加载装置连杆机构中A_i，B_i，C_i，D_i,E_i各个关节点在固定坐标系的运动前坐标和运动后坐标，根据连杆长度、连杆两端的运动后坐标计算三角臂A106的转过角度θ，转过角度θ根据如下公式进行计算：

其中，计算出连杆与三角臂连接的关节点在固定坐标系中的坐标B'_i，将B'_i坐标代入上式中求解转过角度θ，表示为：

根据转过角度和连杆长度计算三角臂与液压缸连接处的关节点在固定坐标系中的坐标D'₁，为：

根据D₁点和E₁点的坐标即可计算出当前液压缸的长度L₁，再减去其初始长度L₀₁即可求得左前加载装置的液压缸的移动位移量Act_Dis(1)，如下式所示：

依照上述公式依次求出每个液压缸的移动位移量，根据该移动位移量控制加载装置中的液压缸工作。

步骤5，在求出每个液压缸的移动位移量之后，利用正解算法求出车架装置质心七自由度位移响应进行每个自由度的正向控制。正解算法是指已知各个液压缸的位移量Act_Dis，求解车架装置800质心的七自由度位移Dof_Dis。正向控制是将求解得到的车架装置800的七自由度位移Dof_Dis作为反馈信号，对七自由度台架的运动进行闭环控制。

通过位移传感器采集每个加载装置中液压缸的实际位移响应，建立以车架装置质心七个自由度位移为变量的七元非线性方程组，采用牛顿迭代法求解七元非线性方程组，得到车架装置质心七个自由度位移响应，对七个自由度位移进行各个自由度的闭环控制。

正解算法同样利用反解算法中的基本公式，建立七个关于车架装置坐标系原点处七自由度的位移Dof_Dis＝[D_x D_y D_z R_x R_y R_z R_t]的多元方程组；

已知每个液压缸的移动位移量，根据步骤4中的三角臂与液压缸连接关节点的关节点坐标和每个加载装置中液压缸的移动位移量Act_Dis(i)，求解出加载装置800中三角臂转过的角度θ；再以步骤4中三角臂与连杆连接关节点的关节坐标和求解转过角度的公式，得到关于七个变量[D_x D_y D_z R_x R_y R_z R_t]的多元高次方程组，表示为：

式(14)中A'_bix,A'_biy,A'_biz包括了车架坐标系原点处的七自由度位移的七个未知数，B'_bix,B'_biy,B'_biz根据液压缸的位移求解得到，因此正解算法是根据七个液压缸的移动位移量Act_Dis求解车架坐标系原点处七个自由度位移Dof_Dis七个未知数的多元高次方程组；

采用牛顿迭代法求解式(14)的数值解，Dof_Dis第n+1步的结果等于Dof_Dis第n步的结果减去雅克比矩阵与第n步的函数值的乘积，得到式(15)：

其中，雅克比矩阵中的某个元素为式(14)七个方程对某个变量的偏微分函数在第n步的值，例如，

第一个方程f₁对变量D_x的偏微分函数在第n步时的值。

通过牛顿迭代法，即可根据各个液压缸的位移Act_Dis，求解车架坐标系质心处的七自由度位移Dof_Dis。

如图8所示，控制电脑将车架七自由度位移命令Dof_Dis_Cmd发送给控制器，控制器运行自由度闭环控制算法，得到七自由度位移闭环控制输出量Dof_Dis_Output，控制器再运行反解算法，将七自由度位移闭环控制输出量Dof_Dis_Output反解为液压缸位移命令Act_Dis_Cmd，控制器将液压缸位移命令Act_Dis_Cmd传送至液压缸控制器，液压缸控制器根据闭环控制算法得到液压缸位移闭环控制输出量Dof_Dis_Output，该输出量驱动液压缸运动，并推动车架装置700运动。液压缸运动时，通过液压缸上安装的位移传感器测量得到液压缸的位移反馈Act_Dis_Fb，将其传输给控制器，并运行正解算法即可得到车架七自由度位移反馈值Dof_Dis_Fb，控制器中的自由度闭环控制算法根据车架自由度位移命令Dof_Dis_Cmd和七自由度反馈值Dof_Dis_Fb，进行闭环控制，计算出下一步的自由度位移闭环控制输出量Dof_Dis_Output。

由于七自由度的耐久测试台，试验时间较长，待控制的目标数量较多，运动过程复杂，如果不对多个自由度进行准确无误的控制，容易引起测试台工作的混乱，导致测试结果错误。本实施例通过以每个自由度中的连接点和关节点，对动作的传导，据此建立坐标进行作为动力源头液压缸的位移量的计算，并对七个自由度为变量建立的七元非线性方程组进行求解，以用于闭环控制，使各个自由度的控制过程的协调性更高，让七自由度台架在试验过程中能够得到连续、有效的控制，提高试验结果的准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，以七自由度台架中的车架装置底面中心为原点建立车架坐标系，以地面上车架坐标系原点正下方处的点为原点建立固定坐标系；

步骤2，在车架装置位于垂直运动行程的中点且其他六个自由度的位移均为零时，以车架装置的位置为初始位置坐标，根据车架装置的长度、宽度和厚度，记录每个加载装置上各个连接关节点在固定坐标系中的节点坐标，根据车架装置的长度、宽度和厚度记录每个加载装置与车架装置的连接点在车架坐标系中的连接点坐标，记录每个加载装置上B_i，C_i，D_i,E_i关节点在固定坐标系中的节点坐标表示为：

其中,X＝B,C,D,E；i＝1,2,3,4,5,6,7；

所述连接点A_i在车架坐标系中的坐标表示为：

步骤3，车架装置的当前位置坐标和初始位置坐标的差值即为车架装置质心七自由度位移，获取车架装置质心七自由度位移控制命令，并根据车架装置质心七自由度位移控制命令，对加载装置和车架装置的连接点进行扭转变换、转动变换和平移变换，得到该连接点在固定坐标系中的连接点固定坐标，所述车架装置质心七自由度位移表示为：

Dof_Dis＝[D_x D_y D_z R_x R_y R_z R_t]，其中：D_x,D_y,D_z分别为车架装置质心沿X，Y，Z三个方向的平动位移，R_x,R_y,R_z分别为车架装置质心绕X、Y、Z的转动角位移，R_t为车架装置质心处扭转角位移，表示为：

步骤4，根据连接点固定坐标和加载装置连杆机构运动学关系，计算出每个加载装置中液压缸的移动位移量，根据该移动位移量控制加载装置中的液压缸工作。

2.根据权利要求1所述的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：还包括步骤5，通过位移传感器采集每个加载装置中液压缸的实际位移响应，建立以车架装置质心七个自由度位移为变量的七元非线性方程组，采用牛顿迭代法求解七元非线性方程组，得到车架装置质心七个自由度位移响应，对七个自由度位移进行各个自由度的闭环控制。

3.根据权利要求2所述的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：所述步骤1中，将车架坐标系表示为O_p—X_pY_pZ_p，将固定坐标系表示为O_b—X_bY_bZ_b，所述步骤2中，将七个加载装置与车架装置的连接点表示为A_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与连杆连接的关节点表示为B_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与底座连接的关节点表示为C_i(i＝1～7)，将七个加载装置中三角臂与液压缸连接的关节点表示为D_i(i＝1～7)，将七个加载装置中液压缸与底座连接的关节点表示为E_i(i＝1～7)，A_i，B_i，C_i，D_i,E_i各点在固定坐标系中的节点坐标表示为A_bi，B_bi，C_bi，D_bi,E_bi。

4.根据权利要求3所述的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：所述步骤3中，利用扭转变换、转动变换和平移变换对A_p进行变换处理，模拟车架装置上的连接点跟随车架装置运动时在车架坐标系中发生的扭转、转动和平动，连接点在车架坐标系中的坐标A_p经变换处理后得到其在固定坐标系中的坐标A_b，表示为，A_b＝R_T×R_R×A_p+T，其中，R_T为扭转变换矩阵，R_R为转动变换矩阵，T为平移变换矩阵，分别表示为：

对A_p变换处理后得到A_b为：

5.根据权利要求4所述的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：所述步骤4中，获取加载装置连杆机构在固定坐标系中的运动前位置和运动后位置，根据连杆长度| A_iB_i| 和勾股定理计算出每个加载装置中三角臂的转过角度，表示为：

其中，连杆与三角臂连接的关节点在固定坐标系中的坐标B'_i，表示为：

再根据转过角度和连杆长度计算三角臂与液压缸连接的关节点在固定坐标系中的关节点坐标D'_i，表示为：

根据三角臂与液压缸连接的关节点坐标和液压缸与底座连接的关节点坐标计算当前液压缸的当前长度，以当前长度减去液压缸的初始长度得到每个加载装置中液压缸的移动位移量。

6.根据权利要求5所述的商用车驾驶室七轴疲劳耐久测试台架的自由度控制方法，其特征在于：所述步骤5中，根据步骤4的三角臂与液压缸连接关节点的关节点坐标和每个加载装置中液压缸的移动位移量，求解出加载装置中三角臂转过的角度，再以步骤4中三角臂与连杆连接关节点的关节坐标和求解转过角度的公式，得到关于七个变量的七元高次方程组，表示为：

采用牛顿迭代法求解七元高次方程组，得到车架装置质心处的七自由度位移响应。

Images