[发明专利]风洞捕获轨迹试验并联机构电机控制方案确定方法及系统

权利要求书

1.风洞捕获轨迹试验并联机构电机控制方案确定方法，其特征在于，所述风洞捕获轨迹试验并联机构包括静平台，通过六条支链与环形动平台连接；静平台包括分别通过六台电机驱动的六条滚珠丝杠，各滚珠丝杠上设置滑块；各支链一端通过静胡克铰与滑块连接，另一端通过动滚转副和动胡克铰与动平台连接，且六个动胡克铰等间距间隔分布在动平台圆周上，动平台与外挂物模型固定连接；

所述方法包括以下步骤：

建立风洞捕获轨迹试验并联机构坐标系，包含静平台坐标系和动平台坐标系；

根据动平台机械结构尺寸，确定各动胡克铰中心点在动平台坐标系下的坐标和静平台坐标系下的坐标，确定外挂物静平台坐标系下的目标位姿，通过空间两点距离计算确定静胡克铰中心点的位移，再通过比例运算求得电机位移；

根据外挂物所需要的位移速度和欧拉角速度，求解各电机运行速度；

基于电机通过滚珠丝杠作用于滑块的驱动力为唯一广义力，通过拉格朗日算法计算各电机输出力；

根据获得的各电机位移、运行速度和输出力，决策控制风洞捕获轨迹试验六自由度纯并联杆式机构方案，实现控制外挂物模型在风洞中的运动。

2.如权利要求1所述的风洞捕获轨迹试验并联机构电机控制方案确定方法，其特征在于，所述静平台坐标系O_b-X_bY_bZ_b原点设定为六台滚珠丝杠靠近电机一侧的端点所在截面的中心点，滑块移动方向为静平台X_b轴，垂直方向为Y_b轴，按照右手法则确定Z_b轴；

动平台坐标系O_d-X_dY_dZ_d原点设定为动平台中心点，初始位置X_d与X_b方向相同，Y_d与Y_b方向相同，Z_d与Z_b方向相同。

3.如权利要求2所述的风洞捕获轨迹试验并联机构电机控制方案确定方法，其特征在于，根据所述动平台机械结构尺寸，确定各动胡克铰中心点在动平台坐标系下的坐标和静平台坐标系下的坐标，确定外挂物静平台坐标系下的目标位姿，通过空间两点距离计算确定静胡克铰中心点的位移，再通过比例运算求得电机位移包括计算步骤：

根据动平台机械结构尺寸，确定各动胡克铰中心点在动平台坐标系下的坐标U_i-d＝[x_di,y_di,z_di],(i＝1,2...6)；

动胡克铰中心点在静平台坐标系下的坐标^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为外挂物由动平台坐标系到静平台坐标系的位移矢量：

P＝[x,y,z] (2)

^bT_d为动平台坐标系到静平台坐标系的转换矩阵：

式中，[α,β,γ]为外挂物的目标姿态，sin、cos分别记为s和c；

依据杆长不变特性，由空间两点距离计算求解静胡克铰中心点的位移，通过比例运算求得电机位移：

式中，L_i(i＝1,2...6)为六条支杆长度；y_bi，z_bi为静胡克铰Y/Z坐标，是固定的机构参数。