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大 型 數(shù) 字 式 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 的 開(kāi) 發(fā) 楊 世 祥 ! ， 楊 濤 ! ， 徐 悅 桐 " #$% < :> 號(hào) 鵬 潤(rùn) ? 文 苑 @ 座 "ABC !BBBDE 電 話(huà) ：（ B!B） CFFF!ACC） 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) ： #9"GF 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 ： @ 文 章 編 號(hào) ： !BBB4E>D>（ "BBF） B>4BBEC4B" ! 概 述 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) ， 由 于 有 極 為 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景 ， 近 幾 年 ， 引 起 了 國(guó) 內(nèi) 外 科 研 、 院 校 廣 泛 的 研 究 興 趣 。 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 是 由 C 只 液 壓 缸 ， 上 、 下 各 C 只 萬(wàn) 向 鉸 鏈 和 上 、 下 " 個(gè) 平 臺(tái) 組 成 。 下 平 臺(tái) 固 定 在 基 礎(chǔ) 上 ， 借 助 C 只 液 壓 缸 的 伸 縮 運(yùn) 動(dòng) ， 完 成 上 平 臺(tái) 在 空 間 C 個(gè) 自 由 度 （ !、 "、 # ! 、 " 、 # ） 的 運(yùn) 動(dòng) ， 從 而 可 以 模 擬 出 各 種 空 間 運(yùn) 動(dòng) 姿 態(tài) ， 可 廣 泛 應(yīng) 用 到 各 種 訓(xùn) 練 模 擬 器 ， 如 飛 行 模 擬 器 、 艦 艇 模 擬 器 、 海 軍 直 升 機(jī) 起 降 模 擬 平 臺(tái) 、 坦 克 模 擬 器 、 汽 車(chē) 駕 駛 模 擬 器 、 火 車(chē) 駕 駛 模 擬 器 、 地 震 模 擬 器 ， 以 及 動(dòng) 感 電 影 、 娛 樂(lè) 設(shè) 備 等 領(lǐng) 域 ， 甚 至 可 用 到 空 間 宇 宙 飛 船 的 對(duì) 接 ， 空 中 加 油 機(jī) 的 加 油 對(duì) 接 中 。 在 加 工 業(yè) 可 制 成 六 軸 聯(lián) 動(dòng) 機(jī) 床 、 靈 巧 機(jī) 器 人 等 。 由 于 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 的 研 制 涉 及 機(jī) 械 、 液 壓 、 電 氣 、 控 制 、 計(jì) 算 機(jī) 、 傳 感 器 ， 空 間 運(yùn) 動(dòng) 數(shù) 學(xué) 模 型 、 實(shí) 時(shí) 信 號(hào) 傳 輸 處 理 、 圖 形 顯 示 、 動(dòng) 態(tài) 仿 真 等 一 系 列 高 科 技 領(lǐng) 域 ， 因 而 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 的 研 制 變 成 了 高 等 院 校 、 研 究 院 所 在 液 壓 和 控 制 領(lǐng) 域 中 水 平 的 標(biāo) 志 性 象 征 。 國(guó) 外 某 大 型 液 壓 公 司 的 總 部 大 廳 里 ， 向 客 人 展 示 水 平 的 第 一 個(gè) 標(biāo) 志 就 是 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) ， 筆 者 認(rèn) 為 ， 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 是 液 壓 及 控 制 技 術(shù) 領(lǐng) 域 的 皇 冠 級(jí) 產(chǎn) 品 ， 掌 握 了 它 ， 在 液 壓 和 控 制 領(lǐng) 域 ， 基 本 上 就 沒(méi) 有 了 難 題 。 以 下 介 紹 它 的 開(kāi) 發(fā) 過(guò) 程 。 " 傳 統(tǒng) 的 伺 服 液 壓 控 制 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 到 目 前 為 止 ， 世 界 上 所 有 國(guó) 家 和 研 制 單 位 ， 大 型 平 臺(tái) 都 無(wú) 一 例 外 地 采 用 了 液 壓 伺 服 控 制 系 統(tǒng) 。 國(guó) 內(nèi) 以 幾 所 名 牌 大 學(xué) 的 研 究 水 平 較 高 ， 其 控 制 原 理 基 本 相 同 ， 六 自 由 度 平 臺(tái) 單 缸 控 制 框 圖 如 圖 ! 所 示 。 從 圖 中 可 看 出 ， 主 控 計(jì) 算 機(jī) 是 完 成 空 間 狀 態(tài) 的 實(shí) 時(shí) 解 算 ， 然 后 將 解 算 結(jié) 果 送 到 C 個(gè) 單 缸 控 制 器 ， 經(jīng) 數(shù) H 模 轉(zhuǎn) 換 后 送 給 伺 服 放 大 器 、 伺 服 閥 、 伺 服 缸 推 動(dòng) 平 臺(tái) 運(yùn) 動(dòng) 。 伺 服 缸 的 位 移 和 壓 力 通 過(guò) " 只 傳 感 器 并 經(jīng) 模 H數(shù) 轉(zhuǎn) 換 后 送 給 計(jì) 算 機(jī) ， 完 成 閉 環(huán) 控 制 。 該 伺 服 系 統(tǒng) 最 大 的 難 點(diǎn) 是 傳 遞 環(huán) 節(jié) 多 、 控 制 過(guò) 于 復(fù) 雜 、 調(diào) 試 困 難 、 可 靠 性 差 、 伺 服 閥 抗 干 擾 、 抗 污 染 能 力 弱 、 故 障 率 高 ， 因 而 國(guó) 內(nèi) 盡 管 許 多 單 位 進(jìn) 行 了 研 制 ， 但 大 面 積 推 廣 的 卻 始 終 不 多 。 # 六 自 由 度 平 臺(tái) 控 制 的 空 間 狀 態(tài) 解 算 （ !） 順 解 （ 順 向 解 ） ： 即 己 知 C 只 液 壓 缸 的 長(zhǎng) 度 ， 求 解 平 臺(tái) 姿 態(tài) ， 到 目 前 為 止 ， 還 沒(méi) 有 直 接 中 的 正 解 方 程 式 ， 只 能 采 用 疊 代 方 法 ， 利 用 計(jì) 算 機(jī) 快 速 運(yùn) 算 的 特 點(diǎn) 和 收 稿 日 期 ： "BBF4BD4"E 作 者 簡(jiǎn) 介 ： 楊 世 祥 （ !AF>— ） ， 男 ， 重 慶 人 ， 教 授 級(jí) 高 工 ， 主 要 從 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 事 數(shù) 字 液 壓 技 術(shù) 的 開(kāi) 發(fā) 研 究 和 推 廣 應(yīng) 用 工 作 。 開(kāi) 啟 壓 力 ； 二 是 降 低 系 統(tǒng) 的 壓 力 并 減 小 系 統(tǒng) 的 流 量 。 由 于 充 液 閥 的 預(yù) 卸 荷 閥 很 小 ， 改 造 的 余 地 不 大 ， 所 以 選 擇 第 二 種 方 案 。 為 了 降 低 系 統(tǒng) 的 壓 力 ， 在 充 液 閥 的 控 制 油 路 中 安 裝 了 一 個(gè) 節(jié) 流 閥 ， 通 過(guò) 調(diào) 整 節(jié) 流 閥 來(lái) 降 低 壓 力 ， 實(shí) 踐 證 明 ， 這 種 方 法 是 可 行 有 效 的 。 $ 結(jié) 論 在 對(duì) 壓 裝 機(jī) 液 壓 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 缺 陷 與 故 障 現(xiàn) 象 進(jìn) 行 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 ， 對(duì) 壓 裝 機(jī) 液 壓 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 了 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 改 造 ， 降 低 了 能 耗 并 縮 短 了 工 作 周 期 。 而 且 ， 還 針 對(duì) 調(diào) 試 中 出 現(xiàn) 的 問(wèn) 題 和 故 障 ， 通 過(guò) 系 統(tǒng) 與 元 件 的 原 理 分 析 ， 找 出 了 發(fā) 生 故 障 的 原 因 ， 并 加 以 解 決 ， 實(shí) 踐 證 明 改 造 是 很 成 功 的 。 參 考 文 獻(xiàn) ： ［ !］ 雷 天 覺(jué) I新 編 液 壓 工 程 手 冊(cè) ［ J］ I北 京 ： 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 ， !AA>I ［ "］ 張 齊 生 ， 王 智 勇 ， 等 I充 液 閥 水 平 安 裝 時(shí) 的 故 障 分 析 及 排 除 ［ K］ I液 壓 與 氣 動(dòng) ， "BB"（ G） I """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" CE 液 壓 與 氣 動(dòng) "BBF 年 第 > 期 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 圖 ! 平 臺(tái) 單 缸 控 制 方 框 圖 上 鉸 鏈 的 結(jié) 構(gòu) 條 件 約 束 來(lái) 逼 近 求 解 平 臺(tái) 姿 態(tài) 。 此 為 順 解 。 （ !） 反 解 （ 逆 向 解 ） ： 描 述 一 個(gè) 剛 體 在 空 間 旋 轉(zhuǎn) 的 姿 勢(shì) ， 最 常 使 用 的 方 法 是 定 義 " 個(gè) 歐 拉 角 來(lái) 表 達(dá) ， 當(dāng) 剛 體 旋 轉(zhuǎn) 至 某 一 姿 勢(shì) 下 ， 此 " 個(gè) 歐 拉 角 即 組 成 唯 一 的 旋 轉(zhuǎn) 矩 陣 ， 并 借 由 旋 轉(zhuǎn) 矩 陣 做 坐 標(biāo) 轉(zhuǎn) 換 ， 便 可 求 得 剛 體 的 絕 對(duì) 位 置 。 " 六 自 由 度 的 速 度 協(xié) 聯(lián) 控 制 當(dāng) 給 定 空 間 狀 態(tài) 后 ， 可 以 分 別 算 出 # 只 缸 的 不 同 長(zhǎng) 度 ， 為 了 讓 平 臺(tái) 上 的 液 壓 缸 在 同 一 時(shí) 間 運(yùn) 動(dòng) 到 新 的 位 置 ， # 只 缸 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 是 不 相 同 的 ， 這 個(gè) 問(wèn) 題 的 解 決 有 兩 種 方 法 ： 一 是 采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 的 協(xié) 聯(lián) 控 制 器 ， 該 控 制 器 需 將 液 壓 缸 的 運(yùn) 動(dòng) 長(zhǎng) 度 數(shù) 值 送 入 ， 控 制 器 能 按 所 要 求 的 時(shí) 間 ， 自 動(dòng) 分 配 # 只 缸 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 ， 同 時(shí) 到 達(dá) 終 點(diǎn) ； 第 二 種 方 法 是 自 己 編 制 運(yùn) 動(dòng) 速 度 方 程 ， 采 用 長(zhǎng) 度 的 最 小 公 倍 數(shù) 方 法 分 配 速 度 ， 也 可 達(dá) 到 同 樣 目 的 。 # 六 自 由 度 平 臺(tái) 的 全 數(shù) 字 控 制 為 了 攻 克 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 的 應(yīng) 用 難 關(guān) ， 北 京 億 美 博 科 技 有 限 公 司 采 用 了 自 行 開(kāi) 發(fā) 的 性 能 先 進(jìn) 、 操 作 可 靠 的 新 型 數(shù) 字 液 壓 缸 （ 已 納 入 “ 十 五 ” 攻 關(guān) 和 國(guó) 家 重 點(diǎn) 新 產(chǎn) 品 項(xiàng) 目 ） ， 作 為 # 只 控 制 缸 。 該 數(shù) 字 缸 取 消 了 傳 統(tǒng) 控 制 中 的 伺 服 閥 、 傳 感 器 、 $% )-:! 橫 向 移 動(dòng) 6 :-7 / 6 :-’ / 6 :-"# /% 3 ; :-#! 縱 向 擺 動(dòng) 6 :-# / 6 :-’ / 6 :-"# /% 3 ; :-#! % 數(shù) 字 液 壓 技 術(shù) 在 其 他 領(lǐng) 域 的 成 功 應(yīng) 用 數(shù) 字 液 壓 技 術(shù) 的 出 現(xiàn) 為 液 壓 技 術(shù) 增 添 了 新 的 活 力 ， 數(shù) 字 液 壓 缸 與 專(zhuān) 門(mén) 配 套 研 制 的 數(shù) 字 控 制 器 相 配 合 ， 幾 乎 取 消 了 傳 統(tǒng) 液 壓 控 制 中 的 所 有 液 壓 閥 件 和 控 制 元 件 ， 它 拋 棄 了 傳 統(tǒng) 的 閥 口 控 制 ， 而 是 直 接 采 用 數(shù) 字 脈 沖 控 制 ， 把 現(xiàn) 場(chǎng) 調(diào) 試 搬 到 了 辦 公 室 ， 幾 乎 做 到 了 即 裝 即 用 ， 已 經(jīng) 成 功 地 應(yīng) 用 到 冶 金 、 機(jī) 械 、 水 電 、 國(guó) 防 軍 工 等 一 系 列 疑 難 控 制 領(lǐng) 域 ， 其 可 控 性 能 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 超 過(guò) 傳 統(tǒng) 的 液 壓 控 制 技 術(shù) ， 成 功 應(yīng) 用 的 實(shí) 例 有 ： 冶 金 領(lǐng) 域 中 的 鋼 水 連 鑄 結(jié) 晶 器 液 面 控 制 、 結(jié) 晶 器 液 壓 非 正 弦 振 動(dòng) （ 均 列 入 過(guò) 國(guó) 家 攻 關(guān) 項(xiàng) 目 ） ， 帶 鋼 厚 度 控 制 （ 微 米 級(jí) 精 度 ） ； 水 電 領(lǐng) 域 中 的 水 輪 機(jī) 調(diào) 速 控 制 ； 機(jī) 械 領(lǐng) 域 的 大 型 無(wú) 齒 鋸 多 點(diǎn) 速 度 控 制 和 位 置 控 制 ； 軍 工 領(lǐng) 域 的 大 型 導(dǎo) 彈 裝 彈 機(jī) 構(gòu) 的 多 缸 同 步 控 制 （ 任 意 多 缸 同 步 誤 差 可 達(dá) :’!::" 年 第 ( 期 液 壓 與 氣 動(dòng) 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 大型數(shù)字式六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā) 作者： 楊世祥， 楊濤， 徐悅桐 作者單位： 北京億美博科技有限公司,北京菜戶(hù)營(yíng)東街甲88號(hào)鵬潤(rùn)-文苑B座2906,100054 刊名： 液壓與氣動(dòng) 英文刊名： CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS 年，卷(期)： 2003(8) 被引用次數(shù)： 5次 本文讀者也讀過(guò)(7條) 1. 姜文剛.尚婕.李建華.鄧志良.汪電明.Jiang Wengang.Shang Jie.Li Jianhua.Deng Zhiliang.Wang Dianming 三自由 度動(dòng)感電影系統(tǒng)研制[期刊論文]-電氣自動(dòng)化2006,28(1) 2. 汪漢生 六自由度平臺(tái)設(shè)計(jì)及控制方法研究[學(xué)位論文]2008 3. 李峰 自行車(chē)仿真器中力反饋技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[學(xué)位論文]2007 4. 許世林 動(dòng)感環(huán)幕電影控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[學(xué)位論文]2004 5. 甘紅勝.殷躍紅.劉偉偉.印松 虛擬環(huán)境中六維動(dòng)感平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[期刊論文]-機(jī)電工程2003,20(4) 6. 高峰 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服系統(tǒng)研究[學(xué)位論文]2004 7. 張代義 艦船運(yùn)動(dòng)模擬器技術(shù)研究[學(xué)位論文]2005 引證文獻(xiàn)(5條) 1.肖志權(quán).邢繼峰.彭利坤.朱石堅(jiān) 數(shù)字式6-DOF運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)現(xiàn)象分析[期刊論文]-機(jī)床與液壓 2006(8) 2.袁鴻.盛英.蘇勛家.仇原鷹 電液伺服Stewart平臺(tái)激振系統(tǒng)仿真研究[期刊論文]-機(jī)床與液壓 2009(2) 3.林礪宗.潘大亨.傅招國(guó).倪小鵬 基于ADAMS的六自由度液壓動(dòng)感平臺(tái)建模及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真[期刊論文]-機(jī)床與液壓 2012(13) 4.楊啟志.莊佳奇.尹小琴.謝俊.朱小兵.訾鵬飛 一種三自由度全柔性并聯(lián)微動(dòng)激振臺(tái)的設(shè)計(jì)[期刊論文]-機(jī)械設(shè)計(jì)與研究 2011(4) 5.郭宏偉 三自由度重型搖擺試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[學(xué)位論文]碩士 2005 本文鏈接： EC
液壓與氣動(dòng)
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年第
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期
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度（ 、 、 、、 ）的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出各種空間 時(shí)解算，然后將解算結(jié)果送到 個(gè)單缸控制器，經(jīng)數(shù)
運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，筆者認(rèn)為，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是液壓及控制
壓力，實(shí)踐證明，這種方法是可行有效的。
參考文獻(xiàn)：
結(jié)論
［
在對(duì)壓裝機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷與故障現(xiàn)象進(jìn)行
分析的基礎(chǔ)上，對(duì)壓裝機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了工業(yè)自動(dòng)化
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
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大 型 數(shù)字 式 六 自 由 度 運(yùn) 動(dòng) 平 臺(tái) 的 開(kāi) 發(fā)
楊世祥 ，楊 濤 ，徐悅桐
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（! = 北京億美博科技有限公司，北京菜戶(hù)營(yíng)東街甲 >> 號(hào)鵬 潤(rùn) ? 文苑 @ 座 "ABC !BBBDE 電話(huà)：B!B）CFFF!ACC）
中圖分類(lèi)號(hào)：#9"GF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：@ 文章編號(hào)：!BBB4E>D> "BBF B>4BBEC4B"（ ）
! 概述 " 傳統(tǒng)的伺服液壓控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，由于有極為廣闊的應(yīng)用前景， 到目前為止，世界上所有國(guó)家和研制單位，大型平
近幾年，引起了國(guó)內(nèi)外科研、院校廣泛的研究興趣。六 臺(tái)都無(wú)一例外地采用了液壓伺服控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)以幾
自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由 C 只液壓缸，上、下各 C 只萬(wàn)向鉸 所名牌大學(xué)的研究水平較高，其控制原理基本相同，六
鏈和上、下 " 個(gè)平臺(tái)組成。下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助 自由度平臺(tái)單缸控制框圖如圖 ! 所示。
C 只液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間 C 個(gè)自由 從圖中可看出，主控計(jì)算機(jī)是完成空間狀態(tài)的實(shí)
!" #
運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器，如飛行模擬 模轉(zhuǎn)換后送給伺服放大器、伺服閥、伺服缸推動(dòng)平臺(tái)運(yùn)
器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺(tái)、坦克模擬 動(dòng)。伺服缸的位移和壓力通過(guò) " 只傳感器并經(jīng)模 H 數(shù)
器、汽車(chē)駕駛模擬器、火車(chē)駕駛模擬器、地震模擬器，以 轉(zhuǎn)換后送給計(jì)算機(jī)，完成閉環(huán)控制。該伺服系統(tǒng)最大
及動(dòng)感電影、娛樂(lè)設(shè)備等領(lǐng)域，甚至可用到空間宇宙飛 的難點(diǎn)是傳遞環(huán)節(jié)多、控制過(guò)于復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、可靠
船的對(duì)接，空中加油機(jī)的加油對(duì)接中。在加工業(yè)可制 性差、伺服閥抗干擾、抗污染能力弱、故障率高，因而國(guó)
成六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。由于六自由度運(yùn)動(dòng) 內(nèi)盡管許多單位進(jìn)行了研制，但大面積推廣的卻始終
平臺(tái)的研制涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感 不多。
器，空間運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸處理、圖形顯示、 # 六自由度平臺(tái)控制的空間狀態(tài)解算
動(dòng)態(tài)仿真等一系列高科技領(lǐng)域，因而六自由度運(yùn)動(dòng)平 （!）順解（順向解）：即己知 C 只液壓缸的長(zhǎng)度，求
臺(tái)的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng) 解平臺(tái)姿態(tài)，到目前為止，還沒(méi)有直接中的 正解方程
域中水平的標(biāo)志性象征。國(guó)外某大型液壓公司的總部 式，只能采用疊代方法，利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算的特點(diǎn)和
大廳里，向客人展示水平的第一個(gè)標(biāo)志就是六自由度
"BBF4BD4"E
技術(shù)領(lǐng)域的皇冠級(jí)產(chǎn) 品，掌握了它，在液壓和控 制領(lǐng) 作者簡(jiǎn)介 ：楊世祥（!AF>—），男，重 慶人，教授級(jí) 高工，主要 從
域，基本上就沒(méi)有了難題。以下介紹它的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 事數(shù)字液壓技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究和推廣應(yīng)用工作。
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開(kāi)啟壓力；二是降低系統(tǒng)的 壓力并減小系統(tǒng) 的流量。 試中出現(xiàn)的問(wèn)題和故障，通過(guò)系統(tǒng)與元件的原理分析，
由于充液閥的預(yù)卸荷閥很小，改造的余地不大，所以選 找出了發(fā)生故障的原因，并加以解決，實(shí)踐證明改造是
擇第二種方案。為了降低系統(tǒng)的壓力，在充液閥的控 很成功的。
制油路中安裝了一個(gè)節(jié)流閥，通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥來(lái)降低
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改造，降低了能耗并縮短了工作周期。而且，還針對(duì)調(diào) 除［K］I液壓與氣動(dòng)，"BB" G（ ）I
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年第
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期
液壓與氣動(dòng)
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圖
平臺(tái)單缸控制方框圖
圖
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實(shí)際平臺(tái)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
!
上鉸鏈的結(jié)構(gòu)條件約束來(lái)逼近求解平臺(tái)姿態(tài)。此為順
解。
（!）反解（逆向解）：描述一個(gè)剛體在空間旋轉(zhuǎn)的
姿勢(shì)，最常使用的方法是定義 " 個(gè)歐拉角來(lái)表達(dá)，當(dāng)剛
體旋轉(zhuǎn)至某一姿勢(shì)下，此 " 個(gè)歐拉角即組成唯一的旋
轉(zhuǎn)矩陣，并借由旋轉(zhuǎn)矩陣做坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，便可求得剛體的
絕對(duì)位置。
" 六自由度的速度協(xié)聯(lián)控制
當(dāng)給定空間狀態(tài)后，可以分別算出 # 只缸的不同
長(zhǎng)度，為了讓平臺(tái)上的液壓缸在同一時(shí)間運(yùn)動(dòng)到新的
位置，# 只缸的運(yùn)動(dòng)速度是不相同的，這個(gè)問(wèn)題的解決
有兩種方法：一是采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)聯(lián)控制器，該控制器需
將液壓缸的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度數(shù)值送入，控制器能按所要求的
時(shí)間，自動(dòng)分配 # 只缸的運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)；第
二種方法是自己編制運(yùn)動(dòng)速度方程，采用長(zhǎng)度的最小
公倍數(shù)方法分配速度，也可達(dá)到同樣目的。
# 六自由度平臺(tái)的全數(shù)字控制
為了攻克六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用難關(guān)，北京億
美博科技有限公司采用了自行開(kāi)發(fā)的性能先進(jìn)、操作
可靠的新型數(shù)字液壓缸（已納入“十五”攻關(guān)和國(guó)家重
點(diǎn)新產(chǎn)品項(xiàng)目），作為 # 只控制缸。該數(shù)字缸取消了傳
統(tǒng)控制中的伺服閥、傳感器、$ % & 轉(zhuǎn)換和 & % $ 轉(zhuǎn)換等
諸多環(huán)節(jié)，它是將傳感器、數(shù)字閥等全部做到液壓缸內(nèi)
部，形成自動(dòng)位置反饋和速度反饋。數(shù)字缸可以直接
接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行可靠的工作。脈
沖頻率代表數(shù)字缸運(yùn)動(dòng)速度，脈沖總數(shù)代表數(shù)字缸運(yùn)
動(dòng)行程，一一對(duì)應(yīng)，將復(fù)雜的閉環(huán)控制變成了簡(jiǎn)單的開(kāi)
環(huán)控制。我們與某軍事院校合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了載重量
’ 噸和 ( 噸的數(shù)字式六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，它的控制框
圖和實(shí)際平臺(tái)圖照片見(jiàn)圖 )* 和圖 !。
比較圖 )+ 和圖 )* 可知，控制原理大大簡(jiǎn)化，不但
系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，而且故障率也大為降低，可靠性得
!
!
以提高。整個(gè)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)無(wú)任何液壓控制元件
和傳感器，系統(tǒng)構(gòu)成十分簡(jiǎn)單。平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的錄像可在
,,,- +./.0.1- 12/ % 345 網(wǎng)站觀看。它的性能指標(biāo)如表 )
所示。
表 ! 性能指標(biāo)
自由度 位移（聯(lián)合運(yùn)動(dòng)） 位移（單自由度） 速度 加速度
6 "7 8.9 6 ": 8.9 6 !: 8.9% 3 6 "7: 8.9 % 3
6 ’: 8.9 6 "7 8.9 6 !’ 8.9% 3 6 )’: 8.9 % 3
升降 6 :- #: / 6 : - #: / 6 : - ’: / % 3 ; ) - :!
橫向移動(dòng) 6 : - 7 / 6 : - ’ / 6 : - "# / % 3 ; : - #!
縱向擺動(dòng) 6 : - # / 6 : - ’ / 6 : - "# / % 3 ; : - #!
% 數(shù)字液壓技術(shù)在其他領(lǐng)域的成功應(yīng)用
數(shù)字液壓技術(shù)的出現(xiàn) 為液壓技術(shù)增 添了新的活
力，數(shù)字液壓缸與專(zhuān)門(mén)配套研制的數(shù)字控制器相配合，
幾乎取消了傳統(tǒng)液壓控制中的所有液壓閥件和控制元
件，它拋棄了傳統(tǒng)的閥口控制，而是直接采用數(shù)字脈沖
控制，把現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試搬到了辦 公室，幾乎做 到了即裝即
用，已經(jīng)成功地應(yīng)用到冶金、機(jī)械、水電、國(guó)防軍工等一
系列疑難控制領(lǐng)域，其可控性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的液壓
控制技術(shù)，成功應(yīng)用的實(shí)例有：冶金領(lǐng)域中的鋼水連鑄
結(jié)晶器液面控制、結(jié)晶器液壓非正弦振動(dòng)（均列入過(guò)國(guó)
家攻關(guān)項(xiàng)目），帶鋼厚度控制（微米級(jí)精度）；水電領(lǐng)域
中的水輪機(jī)調(diào)速控制；機(jī)械領(lǐng)域的大型無(wú)齒鋸多點(diǎn)速
度控制和位置控制；軍工領(lǐng)域的大型導(dǎo)彈裝彈機(jī)構(gòu)的
多缸同步控制（任意多缸同步誤差可達(dá) :<)= ）、軍艦
舵機(jī)控制、減搖稽控制；模擬器領(lǐng)域的六自由度平臺(tái)控
制等一系列疑難控制，均取得了十分理想的效果。
& 結(jié)論
用數(shù)字技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比例技術(shù)和伺服技術(shù)，用
在六自由度平臺(tái)和其他許多系統(tǒng)上，都取得了很好的
結(jié)果，數(shù)字技術(shù)具有簡(jiǎn)單、可靠、方便、實(shí)用等一系列優(yōu)
點(diǎn)，特別適合惡劣的工作環(huán)境。 !
刊名：
大型數(shù)字式六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)
作者： 楊世祥， 楊濤， 徐悅桐
作者單位： 北京億美博科技有限公司,北京菜戶(hù)營(yíng)東街甲88號(hào)鵬潤(rùn)-文苑B座2906,100054
液壓與氣動(dòng)
英文刊名： CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS
年，卷(期)： 2003(8)
被引用次數(shù)： 5次
本文讀者也讀過(guò)(7條)
1. 姜文剛.尚婕.李建華.鄧志良.汪電明.Jiang Wengang.Shang Jie.Li Jianhua.Deng Zhiliang.Wang Dianming 三自由
度動(dòng)感電影系統(tǒng)研制[期刊論文]-電氣自動(dòng)化2006,28(1)
2. 汪漢生 六自由度平臺(tái)設(shè)計(jì)及控制方法研究[學(xué)位論文]2008
3. 李峰 自行車(chē)仿真器中力反饋技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[學(xué)位論文]2007
4. 許世林 動(dòng)感環(huán)幕電影控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[學(xué)位論文]2004
5. 甘紅勝.殷躍紅.劉偉偉.印松 虛擬環(huán)境中六維動(dòng)感平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[期刊論文]-機(jī)電工程2003,20(4)
6. 高峰 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服系統(tǒng)研究[學(xué)位論文]2004
7. 張代義 艦船運(yùn)動(dòng)模擬器技術(shù)研究[學(xué)位論文]2005
引證文獻(xiàn)(5條)
1.肖志權(quán).邢繼峰.彭利坤.朱石堅(jiān) 數(shù)字式6-DOF運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)現(xiàn)象分析[期刊論文]-機(jī)床與液壓 2006(8)
2.袁鴻.盛英.蘇勛家.仇原鷹 電液伺服Stewart平臺(tái)激振系統(tǒng)仿真研究[期刊論文]-機(jī)床與液壓 2009(2)
3.林礪宗.潘大亨.傅招國(guó).倪小鵬 基于ADAMS的六自由度液壓動(dòng)感平臺(tái)建模及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真[期刊論文]-機(jī)床與液壓
2012(13)
4.楊啟志.莊佳奇.尹小琴.謝俊.朱小兵.訾鵬飛 一種三自由度全柔性并聯(lián)微動(dòng)激振臺(tái)的設(shè)計(jì)[期刊論文]-機(jī)械設(shè)計(jì)與研究
2011(4)
5.郭宏偉 三自由度重型搖擺試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[學(xué)位論文]碩士 2005
本文鏈接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_yyyqd200308020.aspx
長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）登記表
分院
機(jī)電工程分院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班級(jí)
06232
學(xué)生姓名
張潔
指導(dǎo)教師
張廣杰
設(shè)計(jì)（論文）起止日期
2010年 3月8日-6月18日
教研室主任
題目名稱(chēng)（包括主要技術(shù)參數(shù)）及要求
1.題目名稱(chēng)：六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)
2.要求：六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)等組成，以液壓缸為執(zhí)行元件、以電液伺服閥為控制元件，來(lái)控制實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的各種動(dòng)作。對(duì)已有結(jié)構(gòu)并結(jié)合ADAMS仿真軟件對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
論文開(kāi)題報(bào)告（設(shè)計(jì)方案論證）
應(yīng)該包括以下幾方面內(nèi)容：
1、 本課題研究的意義；2、調(diào)研（社會(huì)調(diào)查）情況總結(jié)；3、查閱文獻(xiàn)資料情況（列出主要文獻(xiàn)清單；4、擬采取的研究路線(xiàn)；
1. 本課題研究的意義：
六面自由度結(jié)構(gòu)具有運(yùn)行可靠特點(diǎn)能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用。整個(gè)控制系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的可靠性。機(jī)構(gòu)的運(yùn)行控制精度較高，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。采用速度運(yùn)行方式可以解決軟件驅(qū)動(dòng)的手動(dòng)指令進(jìn)給中的機(jī)構(gòu)抖動(dòng)問(wèn)題。近年來(lái)受到很大的重視，已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的主要方向之一是創(chuàng)新的主要方面。
2. 調(diào)研情況總結(jié)：
為更好的完成本課題，在指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下，我們參觀了機(jī)械加工廠(chǎng)并隨同工人一起見(jiàn)習(xí)了加工過(guò)程，與此同時(shí)還把我們課題設(shè)計(jì)思路和要解決的問(wèn)題向技術(shù)人員介紹，請(qǐng)他們提出寶貴意見(jiàn)受益匪淺。
3.參考文獻(xiàn)：
[1]蘇長(zhǎng)贊，鄒殿貴. 紅外線(xiàn)與超聲波遙控[M]. 北京：北京人民郵電出版社，2001.
[2]楊立民. 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1997.
[3]蔡自興. 機(jī)器人學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2000.
[4]鄒慧君. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 上海：上海交通大學(xué)出版社， 1994.
[5] 詹啟賢. 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 1994.
[6]呂仲文. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.
[7]梁崇高等. 平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社， 1993.
[8]郁明山等. 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996.
[9] 王步瀛. 機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算的理論和方法[M]. 北京：高等教育出版社，1988.
[10] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ. House, 1985.
[11] Patton W .J .Mechanical Power Transmission[M]. New Jersey: Printice-Hall. 1980.
[12]Hindhede I,Uffe. Machine Design Fundamentals:A Practical Approach[M]. New York:Wiley,1983.
4. 擬采取的研究路線(xiàn)：
指導(dǎo)教師下達(dá)任務(wù)→充分理解課題要解決的問(wèn)題→查閱文件和素材→翻譯英文資料→到工廠(chǎng)參觀實(shí)習(xí)→寫(xiě)論文→指導(dǎo)教師審查→修改完善，定稿→準(zhǔn)備答辯。
5.進(jìn)程安排
3月 8日—3月 26日 查閱文件，書(shū)籍材料。
3月 29日—4月 09日 翻譯英文材料。
4月 11日—5月 14日 寫(xiě)課題論文，寫(xiě)初稿。
5月 17日—5月 21日 完善論文，定稿。
5月 23日—6月 11日 繪制設(shè)計(jì)草圖、打印。
6月 14日—6月 18日 整理，熟悉文件。
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)：
年 月 日
記事：
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)：
年 月 日
3
長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表
院 別 機(jī) 電 工 程 分 院
教 研 室 機(jī) 械 工 程 教 研 室
指導(dǎo)教師 張 廣 杰 職稱(chēng) 講 師
職稱(chēng)
2010年 3 月8日
題目名稱(chēng)
六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)
題目類(lèi)別
設(shè)計(jì)類(lèi)
√
題目性質(zhì)
結(jié)合實(shí)際
√
專(zhuān)業(yè)
機(jī) 械
設(shè) 計(jì)
參加本題目學(xué)生人數(shù)
1人
論文類(lèi)
虛擬題目
題目來(lái)源、教師準(zhǔn)備情況、主要培養(yǎng)學(xué)生哪些能力
1．本題目來(lái)源于指導(dǎo)教師的命題。
2．指導(dǎo)教師對(duì)此課題有深厚的理論基礎(chǔ)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在師生共同努力下定能順利、按期完成該課題設(shè)計(jì)。
3．本課題主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的運(yùn)用能力、查找資料和閱讀能力、英譯漢的能力、工程機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造能力。
題 目 內(nèi) 容 及 要 求
一、內(nèi)容：
六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)等組成，以液壓缸為執(zhí)行元件、以電液伺服閥為控制元件，來(lái)控制實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的各種動(dòng)作。對(duì)已有結(jié)構(gòu)并結(jié)合ADAMS仿真軟件對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
二、要求：
1.寫(xiě)出1～1.5萬(wàn)字的論文，繪制總裝圖、部裝圖及零件圖。
論文內(nèi)容包括:
（1）并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀。
（2）并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及分類(lèi)。
（3）并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。
（4）液壓系統(tǒng)的分析及確定。
（5）六自由度及液壓系統(tǒng)控制合理調(diào)配。
2.將一篇與本課題有關(guān)的英文資料，翻譯成中文（約5000字）。
實(shí)
踐
環(huán)
節(jié)
安
排
實(shí)習(xí)
長(zhǎng)春客車(chē)廠(chǎng)
實(shí)驗(yàn)
金工實(shí)習(xí)基地
計(jì)算機(jī)應(yīng)用
計(jì)算機(jī)繪圖
中、外文參考資料：
[1]蘇長(zhǎng)贊. 紅外線(xiàn)與超聲波遙控[M]. 北京：北京人民郵電出版社， 2001.
[2]楊立民. 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1997.
[3]蔡自興. 機(jī)器人學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2000.
[4]鄒慧君. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 上海：上海交通大學(xué)出版社， 1994.
[5]詹啟賢. 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 1994.
[6]呂仲文. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.
[7]梁崇高等. 平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社， 1993.
[8]郁明山等. 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996.
[9]王步瀛. 機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算的理論和方法[M]. 北京：高等教育出版社， 1988.
[10] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ. House, 1985.
[11] Patton W .J .Mechanical Power Transmission[M]. New Jersey: Printice-Hall ,1980.
[12]Hindhede I,Uffe. Machine Design Fundamentals:A Practical Approach[M]. New York:Wiley,1983.
教研室主任
審 批 簽 字
分 院 院 長(zhǎng)
審 批 簽 字
注：題目類(lèi)別和題目性質(zhì)請(qǐng)用符號(hào)√填在相應(yīng)欄內(nèi)。
大型數(shù)字式六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)
作者：楊世祥 楊濤 徐悅桐
一、概述
六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，由于有極為廣闊的應(yīng)用前景，近幾年，引起了國(guó)內(nèi)外科研、院校廣泛的研究興趣。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由六支油缸，上、下各六只萬(wàn)向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺(tái)組成，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六只油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺(tái)、坦克模擬器、汽車(chē)駕駛模擬器、火車(chē)駕駛模擬器、地震模擬器以及動(dòng)感電影、娛樂(lè)設(shè)備等領(lǐng)域，甚至可用到空間宇宙飛船的對(duì)接，空中加油機(jī)的加油對(duì)接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。由于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研制，涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器，空間運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸處理、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域，因而六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標(biāo)志性象征。國(guó)外某大型液壓公司的總部大廳里，向客人展示水平的第一個(gè)標(biāo)志就是六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，筆者認(rèn)為，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是液壓及控制技術(shù)領(lǐng)域的皇冠級(jí)產(chǎn)品，掌握了它，在液壓和控制領(lǐng)域基本上就沒(méi)有了難題。以下介紹它的開(kāi)發(fā)過(guò)程
二、傳統(tǒng)的伺服液壓控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
到目前為止，世界上所有國(guó)家和研制單位，大型平臺(tái)都無(wú)一例外的采用了液壓伺服控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)以幾所名牌大學(xué)的研究水平較高，其控制原理基本相同，六自由度平臺(tái)單缸控制框圖如下：
從圖中可看出，主控計(jì)算機(jī)是完成空間狀態(tài)的實(shí)時(shí)解算，然后將解算結(jié)果送到六個(gè)單缸控制器，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后送給伺服放大器、伺服閥、伺服缸推動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。伺服缸的位移和壓力通過(guò)兩只傳感器并經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后送給計(jì)算機(jī)，完成閉環(huán)控制。該框圖表示的是主動(dòng)編程控制，如果是實(shí)時(shí)模擬控制，還需要在主控計(jì)算機(jī)前增加姿態(tài)信號(hào)輸入裝置，即用各種信號(hào)發(fā)生器模擬人的操作，輸出表示空間狀態(tài)的XYZ和αβγ信號(hào)。該伺服系統(tǒng)最大的難點(diǎn)是傳遞環(huán)節(jié)多、控制過(guò)于復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、可靠性差、伺服閥抗干擾抗污染能力弱、故障率高，因而國(guó)內(nèi)盡管許多單位進(jìn)行了研制，但大面積推廣的卻始終不多。
三、六自由度平臺(tái)控制的空間狀態(tài)解算
1．順向解）：即已知六根液壓缸的長(zhǎng)度，求解平臺(tái)姿態(tài)，到目前為止，還沒(méi)有直接中的的正解方程式，只能采用疊代方法，利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算的特點(diǎn)和上鉸鏈的結(jié)構(gòu)條件約束來(lái)逼近求解平臺(tái)姿態(tài)。此為順解，
2．反解（逆向解）：描述一個(gè)剛體在空間旋轉(zhuǎn)的姿勢(shì)，最常使用的方法是定義三個(gè)歐拉角來(lái)表達(dá)，當(dāng)剛體旋轉(zhuǎn)至某一姿勢(shì)下，此三個(gè)歐拉角即組成唯一的旋轉(zhuǎn)矩陣，并借由旋轉(zhuǎn)矩陣作坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，便可求得剛體的絕對(duì)位置。
四、六自由度的速度協(xié)聯(lián)控制
當(dāng)給定空間狀態(tài)后，可以分別算出六只缸的不同長(zhǎng)度，為了讓平臺(tái)上的油缸在同一時(shí)間運(yùn)動(dòng)到新的位置，六只缸的運(yùn)動(dòng)速度是不相同的，這個(gè)問(wèn)題的解決有兩種方法，一是采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)聯(lián)控制器，該控制器需將油缸的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度數(shù)值送入，控制器能按所要求的時(shí)間，自動(dòng)分配六只缸的運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。第二種方法是自己編制運(yùn)動(dòng)速度方程，采用長(zhǎng)度的最小公倍數(shù)方法分配速度，也可達(dá)到同樣目的。
五、六自由度平臺(tái)的全數(shù)字控制
為了攻克六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用難關(guān)，北京億美博科技有限公司采用了自己開(kāi)發(fā)的性能先進(jìn)、操作可靠的新型數(shù)字（液壓）缸（已納入“十五”攻關(guān)和國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品項(xiàng)目），作為六只控制缸。該數(shù)字缸取消了傳統(tǒng)控制中的伺服閥、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換等諸多環(huán)節(jié)，它是將傳感器、數(shù)字閥等全部做到油缸內(nèi)部，形成自動(dòng)位置反饋和速度反饋。數(shù)字缸可以直接接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行可靠的工作。脈沖頻率代表數(shù)字缸運(yùn)動(dòng)速度，脈沖總數(shù)代表數(shù)字缸運(yùn)動(dòng)行程，一一對(duì)應(yīng)，將復(fù)雜的閉環(huán)控制變成了簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制。億美博公司與我國(guó)××軍事院校合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了載重量3噸和8噸的數(shù)字式六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，它的控制框圖和實(shí)際平臺(tái)圖照片所示如下：
從上圖與伺服系統(tǒng)的框圖比較可知，控制原理大大簡(jiǎn)化，不但系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，而且故障率也大為降低，可靠性得以增加。整個(gè)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)無(wú)任何液壓控制元件和傳感器，系統(tǒng)構(gòu)成十分清爽。平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的錄像可在www.aemetec.com/sim網(wǎng)站觀看。它的性能指標(biāo)如下：
六自由度數(shù)字運(yùn)動(dòng)平臺(tái)技術(shù)指標(biāo)
六．?dāng)?shù)字液壓技術(shù)在其他領(lǐng)域的成功應(yīng)用
數(shù)字液壓缸與專(zhuān)門(mén)配套研制的數(shù)字控制器相配合，幾乎取消了傳統(tǒng)液壓控制中的所有液壓閥件和控制元件，它拋棄了傳統(tǒng)的閥口控制，把討厭的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試搬到了辦公室，幾乎做到了即裝即用，已經(jīng)成功的應(yīng)用到冶金、機(jī)械、水電、國(guó)防軍工等一系列疑難控制領(lǐng)域，其控制性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的液壓控制技術(shù)，成功應(yīng)用的實(shí)例有：冶金領(lǐng)域中的鋼水連鑄結(jié)晶器液面控制、結(jié)晶器液壓非正弦振動(dòng)（均列入過(guò)國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目），帶鋼厚度控制（微米級(jí)精度）。水電領(lǐng)域中的水輪機(jī)調(diào)速控制；機(jī)械領(lǐng)域的大型無(wú)齒鋸多點(diǎn)速度控制和位置控制，軍工領(lǐng)域的大型導(dǎo)彈裝彈機(jī)構(gòu)的多缸同步控制（任意多缸同步誤差可達(dá)0.1%）、軍艦舵機(jī)控制、減搖稽控制，模擬器領(lǐng)域的六自由度平臺(tái)控制等等一系列疑難控制，均取得了十分理想的效果。