如何正确选择一款合适的六自由度平台?正、反解算法

如何正确选择一款合适的六自由度平台?

如何正确选择一款合适的六自由度平台?正、反解算法插图

       由于六自由度运动平台能够实现空间的六自由度运动,并且具有刚度大、承载能力强、结构比较简单、精度高、控制比较容易等优点,被成功用于飞行模拟器的运动系统、车载设备稳定系统的模拟试验,也可以用于各种舰载设备和机载设备稳定系统的模拟试验等;高精度的六自由度运动平台还可以用来进行惯性元器件的测试。

       六自由度运动平台通过模拟飞机、舰船、车辆或者飞行器(以及其他类型的运载平台)运动过程中的姿态变化,为被试品提供一个接近实际工作状态的运动环境,在该运动环境下对被试品进行试验研究和性能考核。

六自由度原理

       六自由度运动平台是由六支作动筒,上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成,下平台固定在基础上,借助六支作动筒的伸缩运动,完成上平台在空间六个自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的运动,从而可以模拟出各种空间运动姿态。

六自由度的分类:精密定位六自由度 和 模拟仿真六自由度。

精密定位六自由度,除了对平台硬件的合理设计、精密加工、组装调试有很高的要求外,还有一项至关重要的技术难点:运动学反解和正解。六自由度运动平台的位移和姿态大闭环控制需要用到运动学反解和正解。相对于六自由度运动平台的反解而言,正解算法比较复杂,而且解算耗时长。一台高精度的六自由度运动平台需要一套高响应、高精度的六自由度运动平台系统,运动学反解和正解则在六自由度运动平台系统中起到至关重要的作用。

平台在控制或运动时,如走的位移或是角度不准,或者单自由度运动时,平台会有其它的角度或位移变化,比如平台平移时会有角度产生,这些都是算法不准的表现。

模拟仿真六自由度,对平台整体的要求不高,注重于用户体验是否有感觉或是否接近真实,对精度没有绝对的要求。这一类需求的仿真平台,平台提供厂商只需有反解算法或是体感算法的都是可以满足的,对算法是否准或是好不好没有什么要求。

如何判断一台六自由度平台的性能好坏?

判断一台六自由度平台的性能好坏,可从以下几个方面去看:

  • 平台的精度高

平台的运动精度,平台精度的高低取决于运动控制算法、平台的合理设计、零配件的加工精度、组装精度调试等;平台角度精度0.02°~0.1°,位移精度0.02MM~0.05MM。

  • 平台运动平稳

平台运动时,无卡顿、抖动感,运行流畅、柔和!

目前市场上大多自由度平台都存在有卡顿、抖动感,尤其在低速运动时卡顿、抖动感尤为明显,造成此问题的根本原因在于运动控制算法不合理,也有平台硬件设计不合理、加工精度不高等有关。

选型过程

  1. 选型时候要清楚六自由度使用工况,是做模拟仿真还是精密定位。

  2. 六自由度系统的负载大小。

  3. 六自由度X、Y、Z各方向位移及α,β,γ角度及其他参数指标。

  4. 推荐选择的厂商:控制系统有自己的核心运动算法及硬件有自主设计及生产加工能力的。

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