[發明專利]風洞捕獲軌跡試驗并聯機構電機控制方案確定方法及系統

在審

• 申請號: 202211559640.7
• 申請日: 2022-12-06
• 公開（公告）號: CN115826411A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 尼文斌;董金剛;魏忠武;謝峰
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 陳贏

1.風洞捕獲軌跡試驗并聯機構電機控制方案確定方法，其特征在于，所述風洞捕獲軌跡試驗并聯機構包括靜平臺，通過六條支鏈與環形動平臺連接；靜平臺包括分別通過六臺電機驅動的六條滾珠絲杠，各滾珠絲杠上設置滑塊；各支鏈一端通過靜胡克鉸與滑塊連接，另一端通過動滾轉副和動胡克鉸與動平臺連接，且六個動胡克鉸等間距間隔分布在動平臺圓周上，動平臺與外掛物模型固定連接；

所述方法包括以下步驟：

建立風洞捕獲軌跡試驗并聯機構坐標系，包含靜平臺坐標系和動平臺坐標系；

根據動平臺機械結構尺寸，確定各動胡克鉸中心點在動平臺坐標系下的坐標和靜平臺坐標系下的坐標，確定外掛物靜平臺坐標系下的目標位姿，通過空間兩點距離計算確定靜胡克鉸中心點的位移，再通過比例運算求得電機位移；

根據外掛物所需要的位移速度和歐拉角速度，求解各電機運行速度；

基于電機通過滾珠絲杠作用于滑塊的驅動力為唯一廣義力，通過拉格朗日算法計算各電機輸出力；

根據獲得的各電機位移、運行速度和輸出力，決策控制風洞捕獲軌跡試驗六自由度純并聯桿式機構方案，實現控制外掛物模型在風洞中的運動。

2.如權利要求1所述的風洞捕獲軌跡試驗并聯機構電機控制方案確定方法，其特征在于，所述靜平臺坐標系O_b-X_bY_bZ_b原點設定為六臺滾珠絲杠靠近電機一側的端點所在截面的中心點，滑塊移動方向為靜平臺X_b軸，垂直方向為Y_b軸，按照右手法則確定Z_b軸；

動平臺坐標系O_d-X_dY_dZ_d原點設定為動平臺中心點，初始位置X_d與X_b方向相同，Y_d與Y_b方向相同，Z_d與Z_b方向相同。

3.如權利要求2所述的風洞捕獲軌跡試驗并聯機構電機控制方案確定方法，其特征在于，根據所述動平臺機械結構尺寸，確定各動胡克鉸中心點在動平臺坐標系下的坐標和靜平臺坐標系下的坐標，確定外掛物靜平臺坐標系下的目標位姿，通過空間兩點距離計算確定靜胡克鉸中心點的位移，再通過比例運算求得電機位移包括計算步驟：

根據動平臺機械結構尺寸，確定各動胡克鉸中心點在動平臺坐標系下的坐標U_i-d＝[x_di,y_di,z_di],(i＝1,2...6)；

動胡克鉸中心點在靜平臺坐標系下的坐標^bU_i-d＝[^bx_di,^by_di,^bz_di],(i＝1,2...6)，由公式(1)求出：

^bU_i-d(^bx_di,^by_di,^bz_di)＝^bT_dU_i-d+P (1)

式中，P為外掛物由動平臺坐標系到靜平臺坐標系的位移矢量：

P＝[x,y,z] (2)

^bT_d為動平臺坐標系到靜平臺坐標系的轉換矩陣：

式中，[α,β,γ]為外掛物的目標姿態，sin、cos分別記為s和c；

依據桿長不變特性，由空間兩點距離計算求解靜胡克鉸中心點的位移，通過比例運算求得電機位移：

式中，L_i(i＝1,2...6)為六條支桿長度；y_bi，z_bi為靜胡克鉸Y/Z坐標，是固定的機構參數。