[发明专利]一种三轴气浮台上运动机构的动态平衡方法

摘要

本发明一种三轴气浮台上运动机构的动态平衡方法，根据待平衡运动机构的动力学反解，计算得出作用在气浮球轴承球心处的不平衡力矩，并控制调平衡机构补偿该力矩，使气浮台保持动态平衡，包括建立气浮台坐标系；计算得出该坐标系下待平衡运动机构当前总质心位置矢量；将该矢量代入待平衡运动机构的动力学反解得到作用于气浮球轴承球心处的不平衡力矩表达式；将该表达式代入气浮台调平衡机构的动力学正解计算得出期望的调平衡机构位置矢量；根据该矢量控制调平衡机构运动。该方法使载荷中包含运动机构的气浮台的质心始终在气浮球轴承的球心处，达到保持动态平衡的目的，具有较高的实用性。

主权项

一种三轴气浮台上运动机构的动态平衡方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立气浮台坐标系，该坐标系的原点位于气浮球轴承球心处，坐标系的x轴和y轴分别与气浮台的台面平行，坐标系的z轴与气浮台的台面垂直并向上；2)根据步骤1)定义的气浮台坐标系，计算得出待平衡运动机构当前总质心位置矢量$p_o=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{m}_i{p}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_i};$式中p_i(i＝1,2,…,n)为待平衡运动机构各部件质心位置矢量，m_i(i＝1,2,…,n)为待平衡运动机构各部件质量；3)根据步骤2)得到的待平衡运动机构当前总质心位置矢量，通过待平衡运动机构的动力学反解得到作用于气浮球轴承球心处的不平衡力矩表达式$f_o=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{m}_i{\mathrm{Rp}}_o;$式中R为三轴气浮台当前姿态矩阵；4)根据步骤3)得到的不平衡力矩表达式，通过气浮台调平衡机构的动力学正解计算得出期望的调平衡机构位置矢量$p_d={\left(RCM\right)}^{-1}{f}_o={\left(CM\right)}^{-1}{R}^{-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{m}_i{\mathrm{Rp}}_o=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{m}_i{\left(CM\right)}^{-1}{p}_o;$式中M为调平衡机构配重块质量，C为配重块安装矩阵；5)根据步骤4)得出的调平衡机构位置矢量，控制调平衡机构运动，以抵消作用于气浮球轴承球心处的不平衡力矩。