2.4 平臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式比較表

　　在六自由度平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)由于省去了能量的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電動(dòng)機(jī)直接產(chǎn)生力和力矩，運(yùn)動(dòng)過程確定性好，效率高，沒有復(fù)雜的管路系統(tǒng)具有高緊湊型，反應(yīng)靈敏使用方便且成本較低。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式具有以上較多的優(yōu)點(diǎn)，所以該驅(qū)動(dòng)方式在工業(yè)控制領(lǐng)域使用較為廣泛。

　　電動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的類型較多，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)等。交流伺服同步電動(dòng)機(jī)是由正弦波信號(hào)控制，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小;同時(shí)電機(jī)的體積較小，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，而且電機(jī)快速響應(yīng)性好、輸出轉(zhuǎn)矩大、反應(yīng)靈敏、易于實(shí)現(xiàn)精確控制，所以本方案采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，動(dòng)力裝置選用交流伺服同步電機(jī)。

　　六自由度平臺(tái)詳細(xì)介紹

　　Stewart六自由度并聯(lián)平臺(tái)最初是由德國(guó)學(xué)者Stewart提出的，相比串聯(lián)機(jī)構(gòu)其有以下優(yōu)點(diǎn)：具有高剛度且結(jié)構(gòu)比串聯(lián)式穩(wěn)定;并聯(lián)機(jī)構(gòu)定位準(zhǔn)確，承載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性好;在實(shí)時(shí)計(jì)算控制時(shí)，并列式結(jié)構(gòu)反解容易實(shí)現(xiàn)。Stewart六自由度并聯(lián)平臺(tái)從誕生以來其各種形式及結(jié)構(gòu)被廣泛用于減振及精確定位領(lǐng)域。由于Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了廣泛研究。Afzali-Far等人研究了對(duì)稱式結(jié)構(gòu)的Stewart并聯(lián)平臺(tái)的阻尼減振控制，并設(shè)計(jì)和研究了Stewart的動(dòng)力學(xué)特性。Zhao等人研究了并聯(lián)平臺(tái)的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)特性，通過仿真平臺(tái)得到了平臺(tái)的速度、加速度、力矩等特性。

　　六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)由測(cè)試軟件部分系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、動(dòng)力電源系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械本體組成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1所示。

　　系統(tǒng)組成框圖

　　軟件部分主要包括用戶界面程序、伺服算法程序、PID參數(shù)設(shè)置程序等。用戶界面程序采用VS C#編寫，界面友好，使用方便，可以接收用戶的鼠標(biāo)和鍵盤輸入，設(shè)置工作的模式，運(yùn)動(dòng)的曲線類型等(正弦、連續(xù)、圓弧等)，可以接收外部的指令，使平臺(tái)在跟隨狀態(tài)下運(yùn)行。

　　電控部分的作用是接收控制系統(tǒng)輸出的指令數(shù)據(jù)，并將其傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)放大后控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)，并最終使平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各種姿態(tài)。包括工控機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及相關(guān)電器元件等。

　　機(jī)械部分用于支撐負(fù)載，包括上平臺(tái)、上連接鉸、下連接鉸、電動(dòng)缸、支撐架、底座等。平臺(tái)由電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行橫滾、偏航、俯仰三個(gè)姿態(tài)和X、Y、Z平移共六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。