基于音圈电机的Stewart主动隔振平台设计.pdf

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1、机械设计与制造第2期62MachineryDesign&Manufacture2013年2月基于音圈电机的Stewart主动隔振平台设计吕俊超，陈照波，焦映厚，刘文涛(哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：以音圈电机作为作动器，采用“Cubic”构型的Stewart平台设计主动隔振系统。这种Stewart平台的各杆之间线性无关，耦合作用可以忽略不计，采用六路相同的控制方法对Stewart主动隔振平台进行分散控制，简化了控制系统，提高了系统的可靠性。通过分析设计了双层结构的单主动杆形式，并对其采用“前馈一反馈”的复合控制方法，并用六个单主动杆构成Stewart平台。对整

2、个系统进行Adams／View和Matlab／Simulink的联合仿真，分析仿真结果可以看到所设计的主动控制系统具有良好的隔振效果。关键词：主动隔振；音圈电机；Stewart；前馈一反馈；联合仿真中图分类号：TH16；TM33文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)02—0062—04DesignofStewartActiveVibrationIsolationPlatformBasedOfVoiceCoilMotorLVJun-chao，CHENZhao-bo，JIAOYing-hou，LIUWen-tao(SchoolofMechatronicsEngineering，

3、HarbinInstituteofTechnology，HeilongjiangHarbin150001，China)Abstract：StewartofCubicfo肌W(ISusedtodesignactivevibrationisolationplatform，usingvoicecoilmotor(VCM)asactuators．Barsinthisfo，oftheStewartplatformWCI8linearlyindependentofeachother．SOcoupling~ffeetscanalsobeignored．Sixidenticaldecentralizedc

4、ontrolstrategywereusedtocontroltheStewartplatform，thussimpl~edandimprovedthereliahilityofthecontrolsystem．Double—layersingle—activebarWasdesigned，usingcompoundcontrolmethodofe《nr—edback．Adams／ViewandMatlab／SimulinkCO-simulationresuhsshowthattheactivecontrolsystemhasexcellentvibrationisolationeffec

5、ts．KeyWords：ActiveVibrationIsolation；VCM：Stewart；Feedforward-Feedback；Cimulation1引言点所在，为了使控制问题简化，在被动结构的设计上采用了一种特殊的形式平台一“Cubic”构型Stewart平台。这种结构形式的随着航空航天技术的发展，仪器和设备的精度不断提高，航Stewart平台构型，如图1所示。天器在生命周期内可能会受到各种干扰或者非引力作用，仪器处于微重力的条件下，微小振动都会对仪器设备造成严重影响。例如航空摄像机来，太空中10microradian的微小的振动相当于地面上500km的误差I。所以采取控制措

6、施进行隔振平台设计具有十分重要的意义。微重力环境中仪器设备所承受的振动频率的范围为(0．O130)Hz，加速度应该低于10。g。在这样低的频段内传统被动隔振平台已经不能满足要求，需要采用主动隔振。采用音圈电机作为作动器进行主动隔振平台的设计，仿真结果显示所设计图1“Cubic”构型Stewart平台的平台具有良好的隔振效果。Fig．1StewartofCubicFormStewart平台具有刚度大，承重能力强等明显优点而成为并“Cubic”构型Stewart平台的上平面是承载平面，安装载荷，联机构研究重点，运动冗余使单个作动器的定位误差影响很小，广下平面是基础平面，与航天器连接。上下平面被

7、中间六根可伸缩泛用在精密仪器的定位和运动控制上。实践也证明了Stewart平台主动杆用球铰链连接在一起，构成主动隔振平台。其中主动杆在航空航天的主动控制中具有良好的表现。因此采用Stewart平KW，KU，t，，儿，儿，，空间位置是相互平行或者正交，文献1完整台进行主动隔振平台的设计。证明了这组广义坐标运动方向线性不相关，各个主动杆之间的耦2“Cubic”构型的Stewart平台合作用大大减弱，忽略他们之间的耦合性。可以