基于柔性关节的多维高频激振平台设计理论及非线性解耦控制

为解决普通关节多维激振台振动频率低的问题，满足工程领域对实际仿自然多维高频激振平台的需要，对基于柔性关节的多维并联高频激振平台设计理论及非线性解耦控制进行研究：分析多维移动、摆动及合成激振平台各种可能运动输出类型（19类），通过特殊矩阵型综合方法进行并联机构新机型综合；用反映运动学、动力学特性的拓扑结构特征，结合动态仿真等进行机型优选；找出具有良好解耦性的新机型，进行输入－输出运动学与动力学的分析；运用矩阵方法和非线性解耦方法对多维移动、摆动及合成激振台系统进行分析；研究新型大角度全柔性关节的设计方法；多维高频激振运动合成的理论与方法；从机型解耦性及控制解耦两方面着手，采用理论分析与试验相结合处理多维激振问题，研究可控高频驱动源、非线性运动解耦理论及系统非线性智能控制算法；实现多个方向（移动或绕X、Y、Z轴转动）分别独立或合成立体激振，研制三平移或一平移二转动高频激振台样机一台。

为满足工程领域对实际仿自然多维高频激振平台的需要，对基于柔性关节的多维并联高频激振平台设计理论及非线性解耦控制进行研究：分析多维移动、摆动及合成激振平台各种可能运动输出类型，通过特殊矩阵型综合方法与螺旋理论相结合的方法进行并联机构新机型综合，综合设计了多种新型并联机构新机型；用反映运动学、动力学特性的拓扑结构特征，结合动态仿真等进行机型优选,找出了一种具有良好解耦性的新机型3-PP（4R）RR，对之进行运动学与动力学的分析、特殊位形分析、误差分析等；运用矩阵方法和非线性解耦方法对多维移动、摆动及合成激振的理论进行系统的分析，研究合成振动激励模拟的理论；研究新型大角度全柔性关节的设计方法，设计了三种新型大角度变形的柔性运动副，并进行了误差分析、柔度计算的理论计算与试验验证，优选了一种大角度变形的柔性转动副，对之进行了最大角度试验，试验结果表明该新型大角度柔性转动副可以实现15度以上转角；研究了基于此种柔性关节的P-R-R-P柔性支链对高频振动的传递性能，试验结果表明可以实现≥200Hz，甚至高于350Hz的振动传递；设计了一种基于此种大角度变形的柔性空间三平移激振台；通过刚柔耦合的方法，通过软件仿真分析并联柔性激振台的振动特性，仿真模拟了高频振动的可能；加工制造了三平移高频激振台样机一台，并进行了试验，试验结果表明，此激振台可以实现≥200Hz的多维高频振动激励输出。