專利名稱：空間六自由度振動阻尼減振方法
技術領域：
本發明涉及一種空間六自由度振動阻尼減振方法，能夠對運動物體六個自由度分別起到很好的阻尼減振作用。被減振運動物體的空間六自由度振動包括三自由度振動位移X⑴、y⑴、z (t)及三自由度振動角度Θ X⑴、Θ y⑴、Θ z (t) O
背景技術：
現有エ業、軍事、國防對物體空間運動的控制要求越來越高，環境越來越復雜，采用現有的單自由度阻尼器控制具有空間六自由度振動的運動物體的振動已不能滿足控制精度、環境等要求。比如火箭彈(導彈)發射產生的大推力、強沖擊、高溫高壓讓發射車處于惡劣的力學環境中，引發的發射裝置的空間六自由度振動對火箭彈(導彈)產生的初始擾動，影響火箭彈(導彈)的飛行軌跡及命中精度。如設計ー種六自由度減振器，根據實際·需要，分別降低發射裝置的空間六自由度振動，提高火箭彈(導彈)的飛行軌跡精度及命中精度。采用單自由度阻尼器可以降低六自由度運動物體的振動，但會產生不可控的多自由度耦合減振，減振效果將產生原理性誤差。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種空間六自由度振動阻尼減振方法，根據運動物體空間六自由度所需要的減振效果，經分析計算得到幾何、阻尼等參數，構建六自由度減振器。本發明的技術方案如下一種空間六自由度振動阻尼減振方法，其特征在于包括以下步驟I)搭建六自由度振動阻尼減振機構在定平臺(I)上裝有六個下球鉸(2)，這六個下球鉸(2)位于六邊形的六個角處，在所述定平臺(I)的上方設有動平臺(3)，該動平臺(3)上裝有六個上球鉸(4)，六個上球鉸(4)也位于六邊形的六個角處,六個上球鉸(4)所形成六邊形的形狀與六個下球鉸(2)所形成六邊形的形狀相同，并且上球鉸(4)與下球鉸(2) —一對應，上球鉸(4)與對應的下球鉸(2)之間通過阻尼器(5)連接，六個阻尼器(5)不觸碰；2)建立坐標系將減振對象運動物體(以下簡稱運動物體)剛性固定于動平臺上，在動平臺上建立坐標系O1-X1Y1Z1，定平臺上建立坐標系O-XYZ，其中O1為動平臺中心，O為定平臺中心，O1Y1取O1B1方向，O1Z1和OZ分別垂直于兩平臺平面，O1X1和OX根據右手法則而定，運動物體初始位姿所對應的動坐標系和靜坐標系的各坐標軸相互平行，B/ (j = 1,2,3,4,5,6)為動平臺的第j個球鉸點在動坐標系O1-X1Y1Z1中的坐標，為相對坐標み為動平臺第j個球鉸點在靜坐標系O-XYZ中的坐標，為絕對坐標;ん為定平臺第i個鉸點在靜坐標系O-XYZ中的坐標，D為由坐標系O1-X1Y1Z1到坐標系O-XYZ的變換矩陣，B' j, Bj (j = 1,2,3,4,5,6)和Ai (i = 1,2,3,4,5,6)都用齊次坐標表示；
3)逆解得出六個阻尼器兩端球鉸距離令動平臺繞X、Y、Z軸旋轉的角度分別為α，β，Y，則由坐標系O1-X1Y1Z1到坐標系O-XYZ的變換矩陣為
權利要求
1.一種空間六自由度振動阻尼減振方法，其特征在于包括以下步驟 .1)搭建六自由度振動阻尼減振機構 在定平臺(I)上裝有六個下球鉸(2),這六個下球鉸(2)位于六邊形的六個角處,在所述定平臺(I)的上方設有動平臺(3)，該動平臺(3)上裝有六個上球鉸(4)，六個上球鉸(4)也位于六邊形的六個角處，六個上球鉸(4)所形成六邊形的形狀與六個下球鉸(2)所形成六邊形的形狀相同，并且上球鉸(4)與下球鉸(2) —一對應，上球鉸(4)與對應的下球鉸(2)之間通過阻尼器(5)連接，六個阻尼器(5)不觸碰； .2)建立坐標系 將減振對象運動物體剛性固定于動平臺上，在動平臺上建立坐標系O1-X1Y1Z1，定平臺上建立坐標系0-XYZ，其中O1為動平臺幾何中心，0為定平臺幾何中心，O1Y1取O1B1方向，O1Z1和OZ分別垂直于兩平臺平面，O1X1和OX根據右手法則而定，減振對象運動物體初始位姿所對應的動坐標系和靜坐標系的各坐標軸相互平行，B/ (j = 1,2,3,4,5,6)為動平臺的第j個球鉸點在動坐標系O1-X1Y1Z1中的坐標,為相對坐標；Bj為動平臺第j個球鉸點在靜坐標系O-XYZ中的坐標，為絕對坐標九為定平臺第i個鉸點在定坐標系O-XYZ中的坐標，D為由坐標系O1-X1Y1Z1到坐標系O-XYZ的變換矩陣，B' j, Bj (j = 1,2,3,4,5,6)和AiQ = 1，.2,3,4,5,6)都用齊次坐標表示； .3)逆解得出六個阻尼器兩端球鉸距離 令動平臺繞X、Y、Z軸旋轉的角度分別為a，￠, Y，則由坐標系O1-X1Y1Z1到坐標系O-XYZ的變換矩陣為cos cos 7-cos sin 7sin (5 xm _ cos a sin 7 + sin a sin (5 cos ycos a cos 7 - sin a sin (5 sin 7-sin a cos (5ym(J) D= sin a sin 7 - cos a sin /3 cos 7sin a cos 7 + cos a sin /3 sin 7cos a cos /3zm.0 0 01 M = (xm, ym, zm, I)T為動平臺幾何中心點在O-XYZ坐標系中的齊次坐標， 則 Bj = DB' j(j = 1,2,3,4,5,6) (2) 當給定動平臺的位姿，即已知(xm，ym，zm，a, ￠, y)時，解算出每個阻尼器兩端球鉸距離AiB^的瞬時長度為 Li (,) = AiBj = (xAi ~ xBj )2 + iyAi ~ yBi Y+zBj1(3 ) 其中 i = j，即當 i = l 時，j = l;當 i = 2 時，j = 2;當 i = 3 時，j = 3;當 i=4時，j = 4 ;當i = 5, j = 5 ;當i = 6時，j = 6,方程(3)即為并聯機構的位置反解方程，對應動平臺上減振對象運動物體的位姿可直接用式(3)求得六個阻尼器兩端球鉸距離AiBj的瞬時長度； .4)列出阻尼Ci和阻尼器兩端球鉸距離AiBj長度的數學關系 對六個阻尼器有動力方程為MiL" i (t) +Ci (t) L' i (t) +KiLi (t) = Fi (t) (4) 其中，Mi (i = 1,2,3,4,5,6)為質量矩陣，Ci (t) (i = 1,2,3,4,5,6)為阻尼矩陣，KiQ=1,2,3,4,5,6)為剛度矩陣，FJt)為動平臺對阻尼器的作用力，Li (t)為阻尼器長度的響應位移，L' Jt)為位移對時間的一階導數，即速度向量，L" Jt)為位移對時間的二階導數，即加速度向量；將動力方程(4)寫成矩陣形式為
2.根據權利要求I所述的空間六自由度振動阻尼減振方法，其特征在于所述定平臺(I)和動平臺(3)均為圓形平板結構，六個下球鉸(2)在定平臺(I)上兩兩為一組，三組下球鉸(2)按等邊三角形分布；六個上球鉸(4)在動平臺(3)上兩兩為一組，三組上球鉸(4)按等邊三角形分布。
全文摘要
本發明公開了一種空間六自由度振動阻尼減振方法，包括以下步驟1)搭建六自由度振動阻尼減振機構；2)建立坐標系；3)逆解得出六個阻尼器兩端球鉸距離；4)列出阻尼Ci和阻尼器兩端球鉸距離AiBj長度的數學關系，按需求進行阻尼調節。本發明通過一套六自由度振動阻尼減振機構，能夠實現運動物體的六自由度阻尼控制；采用并聯機構，剛度好、結構簡單緊湊，承載力強，穩定性好，并且靈活性好，適應能力強，應用范圍廣泛，可根據環境和用戶需要改變機構的安裝結構、尺寸大小等。
文檔編號F16F15/02GK102705429SQ20121010667
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者劉小波, 宋代平, 李包承, 王成非, 謝志江, 謝長貴, 蹇開林, 陳平, 雷鋼 申請人:重慶大學