CN208896087U - 一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台 - Google Patents
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Abstract
一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台，支撑柱固定在基座的中心，支撑柱顶部与翘板、六维力传感器、动平台依次相连；液压缸A两端通过平面铰分别与基座和翘板一端相连；6个液压缸B两端通过虎克铰分别与基座和动平台相连；在液压缸A、B的中部安装伺服阀，液压缸A、B底部与位移传感器底部相连，液压缸A、B活塞杆与位移传感器顶部相连，液压缸A、B顶部与拉压力传感器一端相连；连接液压缸A的拉压力传感器另一端与平面铰连接；连接液压缸B的拉压力传感器另一端与虎克铰连接；信号采集控制系统采集并联机构电液伺服驱动力加载系统的数据。本实用新型可为高精度、高频响空间多自由度并联驱动力加载系统的研制提供理论基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及并联机构技术领域，尤其是一种主要用于空间多自由度力加载解耦及协同控制研究的空间多自由度并联驱动力加载系统教学实验台。
背景技术
并联机构以刚度高、惯量小、承载能力强、误差不累积及精度较高等优点，在并联机床、振动环境模拟、道路环境模拟、飞行模拟器、多自由度结构加载、微动机构以及机器人操作等领域得到了广泛的应用。其中液压驱动并联机构在大型运动及环境模拟试验系统、大吨位多自由度结构加载试验系统等领域更占据无可替代的地位。
目前，液压驱动并联机构存在自由度输出耦合严重、耦合多余力干扰、频响低和鲁棒稳定性差问题，影响了其整体控制性能，因此进行空间多自由度并联驱动力加载系统研究具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种用于空间多自由度力加载解耦及协同控制研究的空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本实用新型所述试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统和信号采集控制系统；并联机构电液伺服驱动力加载系统包括基座、虎克铰、翘板、支撑柱、伺服阀、平面铰、液压缸A、6个液压缸B、位移传感器、拉压力传感器、六维力传感器、动平台；
所述基座固定在机架上；支撑柱固定在基座的中心，支撑柱顶部与翘板相连，翘板与六维力传感器相连，六维力传感器与动平台相连；液压缸A设置在其中一组虎克铰的正中间，液压缸A两端通过平面铰分别与基座和翘板一端相连；6个液压缸B两端通过虎克铰分别与基座和动平台相连；在液压缸A、B的中部安装伺服阀，液压缸A、B底部与位移传感器底部相连，液压缸A、B活塞杆与位移传感器顶部相连，液压缸A、B顶部与拉压力传感器一端相连；连接液压缸A的拉压力传感器另一端与平面铰连接，该平面铰安装在翘板上；连接液压缸B的拉压力传感器另一端与虎克铰连接，该虎克铰安装在动平台上；
所述信号采集控制系统是基于Labview/xPC Target(XPC系统)快速控制原型开发环境，采用上、下位机通过网线通讯的方式，其中下位机为工控机，内部装有控制板卡，承载液压缸位移信号、加载系统力信号和六维力传感器信号通过AD板卡PCI1716采集，伺服阀驱动信号由DA板卡PCI6208A输出，数字量信号通过数字IO板卡PCL731采集和输出，整个系统的采样周期为定步长1ms，上位机采用labview软件为开发工具设计人机接口，并通过调用动态链接库实现与下位机的通信；所述信号采集控制系统架设在试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统旁,采集并联机构电液伺服驱动力加载系统的数据。
优选的，6个虎克铰安装在基座上，在统一圆周上分布，共分为3组，每组2个虎克铰，每组内的2个虎克铰之间夹角为30°，每组间夹角互为120°。
优选的，拆除液压缸A、翘板、支撑柱和六维力传感器，可变成Stewart平台进行实验。
优选的，所述驱动力加载是通过6个液压缸B实现；测试方法为：液压缸A进行位置闭环控制，6个液压缸B进行力闭环控制，所述的XPC控制系统首先将液压缸上位移信号、拉压力信号、六维力信号经A/D转化器转换，然后进行信号调理，再将数据传输到上位机Labview中进行闭环控制，控制信号经过D/A转换后，再控制伺服阀。
工作过程大致如下：
所述的信号采集控制系统首先将液压缸上位移信号、拉压力信号、六维力信号经A/D转化器转换，然后进行信号调理，再将数据传输到上位机Labview，输入信号与反馈信号做差后经过PID控制后经D/A转换，再控制伺服阀，使所述液压缸A进行位置闭环，6个液压缸B进行独立力闭环，用于空间多自由度力加载解耦及协同控制研究。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、建立系统动力学模型，分析输出耦合表征，建立随动模态空间，分析输出耦合本征，研究随动模态解耦方法，实现控制空间通道独立控制，实现高性能随动模态协同控制。
2、可为高精度、高频响空间多自由度并联驱动力加载系统的研制提供理论基础。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的俯视图。
附图标号：1-动平台、2-六维力传感器、3-虎克铰、4-拉压力传感器、5-液压缸B、6-位移传感器、7-伺服阀、8-支撑柱、9-信号采集控制系统、10-翘板、11-平面铰、12-液压缸A、13-基座。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1、2所示，本实用新型所述试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统和信号采集控制系统9；并联机构电液伺服驱动力加载系统包括基座13、虎克铰3、翘板10、支撑柱8、伺服阀7、平面铰11、液压缸A12、6个液压缸B5、位移传感器6、拉压力传感器4、六维力传感器2、动平台1；
所述基座固定在机架上；支撑柱固定在基座的中心，支撑柱顶部与翘板相连，翘板与六维力传感器相连，六维力传感器与动平台相连；液压缸A设置在其中一组虎克铰的正中间，液压缸A两端通过平面铰分别与基座和翘板一端相连；6个液压缸B两端通过虎克铰分别与基座和动平台相连；所述6个虎克铰安装在基座上，在统一圆周上分布，共分为3组，每组2个虎克铰，每组内的2个虎克铰之间夹角为30°，每组间夹角互为120°。在液压缸A、B的中部安装伺服阀，液压缸A、B底部与位移传感器底部相连，液压缸A、B活塞杆与位移传感器顶部相连，液压缸A、B顶部与拉压力传感器一端相连；连接液压缸A的拉压力传感器另一端与平面铰连接，该平面铰安装在翘板上；连接液压缸B的拉压力传感器另一端与虎克铰连接，该虎克铰安装在动平台上；
所述信号采集控制系统是基于Labview/xPC Target(XPC系统)快速控制原型开发环境，采用上、下位机通过网线通讯的方式，其中下位机为工控机，内部装有控制板卡，承载液压缸位移信号、加载系统力信号和六维力传感器信号通过AD板卡PCI1716采集，伺服阀驱动信号由DA板卡PCI6208A输出，数字量信号通过数字IO板卡PCL731采集和输出，整个系统的采样周期为定步长1ms，上位机采用labview软件为开发工具设计人机接口，并通过调用动态链接库实现与下位机的通信；所述信号采集控制系统架设在试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统旁,采集并联机构电液伺服驱动力加载系统的数据。
当拆除液压缸A、翘板、支撑柱和六维力传感器后，可变成Stewart平台，进行其他实验。
所述驱动力加载是通过6个液压缸B实现；测试方法为：液压缸A进行位置闭环控制，6个液压缸B进行力闭环控制，所述的XPC控制系统首先将液压缸上位移信号、拉压力信号、六维力信号经A/D转化器转换，然后进行信号调理，再将数据传输到上位机Labview中进行闭环控制，控制信号经过D/A转换后，再控制伺服阀。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台，其特征在于：所述试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统和信号采集控制系统；并联机构电液伺服驱动力加载系统包括基座、虎克铰、翘板、支撑柱、伺服阀、平面铰、液压缸A、6个液压缸B、位移传感器、拉压力传感器、六维力传感器、动平台；
所述基座固定在机架上；支撑柱固定在基座的中心，支撑柱顶部与翘板相连，翘板与六维力传感器相连，六维力传感器与动平台相连；液压缸A设置在其中一组虎克铰的正中间，液压缸A两端通过平面铰分别与基座和翘板一端相连；6个液压缸B两端通过虎克铰分别与基座和动平台相连；在液压缸A、B的中部安装伺服阀，液压缸A、B底部与位移传感器底部相连，液压缸A、B活塞杆与位移传感器顶部相连，液压缸A、B顶部与拉压力传感器一端相连；连接液压缸A的拉压力传感器另一端与平面铰连接，该平面铰安装在翘板上；连接液压缸B的拉压力传感器另一端与虎克铰连接，该虎克铰安装在动平台上；
所述信号采集控制系统是基于Labview/xPC Target-XPC系统快速控制原型开发环境，采用上、下位机通过网线通讯的方式，其中下位机为工控机，内部装有控制板卡，承载液压缸位移信号、加载系统力信号和六维力传感器信号通过AD板卡PCI1716采集，伺服阀驱动信号由DA板卡PCI6208A输出，数字量信号通过数字IO板卡PCL731采集和输出，整个系统的采样周期为定步长1ms，上位机采用labview软件为开发工具设计人机接口，并通过调用动态链接库实现与下位机的通信；所述信号采集控制系统架设在试验台包括并联机构电液伺服驱动力加载系统旁，采集并联机构电液伺服驱动力加载系统的数据。
2.根据权利要求1所述的一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台，其特征在于：6个虎克铰安装在基座上，在统一圆周上分布，共分为3组，每组2个虎克铰，每组内的2个虎克铰之间夹角为30°，每组间夹角互为120°。
3.根据权利要求1所述的一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台，其特征在于：拆除液压缸A、翘板、支撑柱和六维力传感器，可变成Stewart平台进行实验。
4.根据权利要求1所述的一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台，其特征在于：所述驱动力加载是通过6个液压缸B实现；测试方法为：液压缸A进行位置闭环控制，6个液压缸B进行力闭环控制，所述的Labview/xPCTarget-XPC控制系统首先将液压缸上位移信号、拉压力信号、六维力信号经A/D转化器转换，然后进行信号调理，再将数据传输到上位机Labview中进行闭环控制，控制信号经过D/A转换后，再控制伺服阀。
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| CN108748110B (zh) * | 2018-07-13 | 2023-10-27 | 燕山大学 | 一种空间多自由度并联驱动力加载系统教学试验台 |
| CN114193358A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-18 | 北京工业大学 | 一种多点柔性浮动支撑设备及变形主动控制方法 |
| CN114193358B (zh) * | 2021-12-15 | 2024-02-06 | 北京工业大学 | 一种多点柔性浮动支撑设备及变形主动控制方法 |
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