[發明專利]一種用于并聯構型主軸頭的動力學標定方法

有效

• 申請號: 201811209665.8
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109241675B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王立平;王冬;吳軍;葉豪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;B23Q17/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種用于并聯構型主軸頭的動力學標定方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)建立直線進給運動過程中并聯構型主軸頭的動力學模型：

式中，F_i為并聯構型主軸頭的驅動力，i＝1,2,…n，n≤6，m_ij為質量矩陣元素，j＝1,2,…n，g_i2為重力矩陣元素，a_g為重力加速度；

2)定義動力學參數如下：

G_i＝g_i2

式中，M_i與G_i為并聯構型主軸頭的動力學參數；

3)建立解耦多項式模型，用于對動力學參數M_i與G_i進行計算：

式中，M′_i與G′_i分別代表用于計算動力學參數M_i與G_i的解耦多項式模型，α與β為歐拉角，a_ki、b_k′i為解耦多項式模型M_i′的系數，c_ki、d_k′i為解耦多項式模型G_i′的系數，k′＝1,2,3，k＝0,1,2,3；

4)根據所建立的解耦多項式模型，選擇如下7個測量位姿，以確定解耦多項式模型中的系數：

式中，O、P₁、P₂、P₃、Q₁、Q₂、Q₃為7個測量位姿，α與β的取值代表各位姿的具體坐標，α_max與β_max分別為α與β的最大值；

5)確定直線進給運動的具體參數，包括運動行程L，最大加速度a_max及勻速階段的運動速度v，進而令并聯構型主軸頭依次在各測量位姿處進行直線進給運動，測量運動過程中的驅動力F_mi與F_pi，其中F_mi為勻速階段的驅動力，F_pi為加速階段的最大驅動力；

6)建立解耦多項式模型與測量數據間的關系：

根據所建立的關系，令α＝β＝0，得到：

c_0ia_g＝F_mi

a_0i+c_0ia_g＝F_pi

利用在O處的實驗數據解得系數a_0i與c_0i；

令β＝0，得到：

(c_0i+c_1iα+c_2iα²+c_3iα³)a_g＝F_mi

(a_0i+a_1iα+a_2iα²+a_3iα³)＝F_pi-F_mi

利用在P₁、P₂、P₃處的實驗數據解得系數[a_1i a_2i a_3i c_1i c_2i c_3i]；

令α＝0，得到：

(c_0i+d_1iβ+d_2iβ²+d_3iβ³)a_g＝F_mi

(a_0i+b_1iβ+b_2iβ²+b_3iβ³)＝F_pi-F_mi

利用在Q₁、Q₂、Q₃處的實驗數據解得系數[b_1i b_2i b_3i d_1i d_2i d_3i]，最終完成并聯構型主軸頭的動力學標定。