并聯(lián)式六維加速度傳感器數(shù)學(xué)建模及精度特性研究.pdf

1、對(duì)于在三維空間運(yùn)動(dòng)的物體,若要靈敏、準(zhǔn)確、全面地感知物體的運(yùn)動(dòng)變化情況,直接測(cè)量其六維加速度參量顯然更具普遍的適應(yīng)性,因而六維加速度傳感器應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于六維加速度傳感器研究的主要技術(shù)難點(diǎn)在于系統(tǒng)輸入、輸出信息量較多,加之系統(tǒng)振動(dòng)微分方程強(qiáng)耦合非線性,給加速度六分量的實(shí)時(shí)、精確、穩(wěn)定解耦計(jì)算帶來(lái)了極大的困難。
　　本文綜合了國(guó)內(nèi)外對(duì)于六維加速度傳感器研究的技術(shù)難點(diǎn)與研究趨勢(shì),選定基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的彈性體應(yīng)變型六維加速度傳感器為研究對(duì)象,

2、以改善其結(jié)構(gòu)復(fù)雜度與解耦難度之間的矛盾關(guān)系為目的,進(jìn)行傳感器拓?fù)錁?gòu)型設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)建模以及精度特性的研究。提出了6、7、8、9UPS支鏈型的具有解析形式運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的并聯(lián)拓?fù)錁?gòu)型,將此并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為彈性體設(shè)計(jì)了四種不同構(gòu)型的并聯(lián)式六維加速度傳感器,借助于四面體原理獲得了傳感器系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解,基于KANE動(dòng)力學(xué)方法建立了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,利用數(shù)值算法實(shí)現(xiàn)了六維加速度分量的完全解耦,整體算法計(jì)算效率高,一定程度上滿(mǎn)足加速度實(shí)時(shí)解耦要求。針對(duì)當(dāng)前傳感

3、器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的幾何模型誤差中的尺寸效應(yīng)問(wèn)題,分別從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度和數(shù)學(xué)建模的角度進(jìn)行了分析與補(bǔ)償,設(shè)計(jì)了一體化的多重復(fù)合鉸鏈,分析了系統(tǒng)尺寸效應(yīng)誤差,建立了兩級(jí)補(bǔ)償算法,并研究了構(gòu)型對(duì)尺寸效應(yīng)誤差的敏感性?？紤]彈性體應(yīng)變型六維加速度傳感器機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件本身的幾何非線性變形問(wèn)題,將偽剛體模型法、能量法、最小二乘法線性補(bǔ)償原理相融合,建立了系統(tǒng)的偽剛體模型算法,在建立反映機(jī)構(gòu)真實(shí)柔性變形特性的數(shù)學(xué)模型中前進(jìn)了一步。最后,設(shè)計(jì)了可重構(gòu)