液压伺服大作业

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1、4窓李硕士学位课程考试试卷考试科目：电液伺服控制考生姓名：刘双龙考生学号：20140713189学院：机械工程学院专业：机械工程考生成绩：任课老师（签名）考试日期：2014年1月20H午时至时考试主题：电液伺服（比例）系统考试题目：1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？2、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？3、电液伺服阀由哪几部分组成?各部分的作用是什么？4、什么是液压固有频率?在阀控缸系统中液压固有频率与活塞位置有关吗?为什么？5、为什么电液伺服系统一般都要加校正装置？6、结合自己研究领域，写一篇液压伺服

2、系统建模、分析的论文，字数不少于2000字。注：要求独立完成，不允许抄袭。交作业时间：最迟2015年第一个学期的第一周交到7教136,交纸质档。三自由度平台液压伺服系统建模摘要:我的专业是机械工程，主要方向是机械设计，所以本文选择了与我专业方向有关的一个机构进行建模。本文开始对机构进行了说明（采用已有的机构，并非自己设计），然后对其进行运动学分析，从而的到上平台和下平台的速度及加速度，和雅可比矩阵及液压缸速度。然后对驱动机构进行电液伺服系统建模。其中一：自由度运动平台系统简介本文所研究的三自由度运动平台类似与六自由度

3、平台是由一个上平台（动平台）、地基（下平台）、三个支杆、三个线性作动器以及若干关节连接而成的。上平台装有负载，完成既定的位置、速度、加速度运动要求，进而实现刑于道路状况的复现。其结构示意图如图1・1所示。图1三自由度运动平台的结构图该平台的结构如下：上平台与地面之间以三个支杆（strut）來约束并起支扌掌作用，并以三个液压缸作为驱动部件进行驱动。每个液压缸两端为关节轴承，屮间为一个移动副和一个转动副连接；每根支杆两端也是采用关节轴承分别与地面和上平台相连屮间一个转动副。通过计算可知每个支杆所在的支路都具有5个自由度，

4、每个支路对上平台提供一个约束；每个液压作动器所在的支路都具有6个自由度，对于上平台没有约束。通过每个分支对上平台的约束很容易计算得出其自由度为3。因此，通过三套液压作动器的驱动，上平台能够实现对于给定运动的跟踪复现。简单直观的对运动进行分析可得到：由于三根支杆的限制作用，上平台平动受到限制：而转动自由度相对更为自由，运动范圉更大。当两竖直作动器差动动作、水平作动器不动作时，实现横滚运动；两竖直作动器同步动作，水平作动器不动作时，实现俯仰动作；两竖直作动器不动作、水平作动器动作时，实现偏航;三套作动器任意动作实现任意摆

5、动。由此，可以实现对于道路状况的模拟。三自由度运动平台运动学分析1）:坐标系的建立选择适当的坐标系是我们建立平台数学模型的第一步。为清楚的描述运动平台在空间上的运动，需建立两个坐标系，体坐标系｛M｝和惯性坐标系｛G）,如图2-1所示。我们选定一个固连于地球的惯性坐标系（静坐标系）｛G｝,—个固连于上平台，相对于惯性系随着上平台位置、姿态的变化而变化的动坐标系（体坐标系）｛M｝。屮位时，两个坐标系原点重合，坐标轴方向相平行，都位于上平台综合质心处。坐标及杆件布置如图2・1所示图2坐标位置示意图2）：姿态角的定义在推导运

6、动学方程之前，先定义一下出现在旋转矩阵之中的用来描述平台姿态的参数。刚体姿态是刚体坐标系与惯性参考坐标系间相关姿态的描述，目前描述两坐标系间姿态关系的方法有欧拉角法、方向余弦矩阵法，四元素法。我们这里描述上平台位姿也选用欧拉角。所谓欧拉角就是把分别绕X、Y、z旋转q】、q?、q：”三个角度称为欧拉角。具体将就是先绕着工转动6,然后绕着新生成的Y（YJ轴转动q?,再绕着新牛成的z轴（z'）转动①。这三个角就是用来描述上平台姿态的欧拉角。3）：坐标变换矩阵空间中任意两个坐标系之间都可以通过平移和旋转两种变换，使两个坐标系

7、重合在一起。在数学上，可以通过一个旋转变换矩阵和一个平移向量来实现上面的变换。通过建立上面的体坐标系、静坐标系以及欧拉角，我们可以推导出由体坐标系变换到静坐标系的旋转变换矩阵月的表达式，如下cq2cq3-cq、sq2+sq}sq2cqyR=cq2sq3cq、cq?+sq、sq2sq3—schsq、cq2sq、sq、+cq}sq2cq3一sqm?+cq}sq2sq^eq©]?(2-1)其中，sql二sin(ql),cql二cos(ql),其它依此类推。平移向量为:C=[§4%通过上面的定义，任意在体坐标系屮的一个方向向

8、量卩可以通过上面的旋转矩阵R和平移向量2转换到静坐标系中的方向向量孑，关系如下n=Rn(2-2)4)平台运动学位姿反解三自由度运动平台运动学位姿反解就是在给定上平台姿态的条件下，求得各个作动器的伸长量的过程。从整个三自由度运动平台系统控制上来讲，其运动学位姿反解处在给定姿态信号和各个作动器驱动信号之间的转换环节。所以，在实际系统的实时控制中，反