并聯式六維加速度傳感器數學建模及精度特性研究.pdf

1、對于在三維空間運動的物體,若要靈敏、準確、全面地感知物體的運動變化情況,直接測量其六維加速度參量顯然更具普遍的適應性,因而六維加速度傳感器應運而生。對于六維加速度傳感器研究的主要技術難點在于系統輸入、輸出信息量較多,加之系統振動微分方程強耦合非線性,給加速度六分量的實時、精確、穩(wěn)定解耦計算帶來了極大的困難。
　　本文綜合了國內外對于六維加速度傳感器研究的技術難點與研究趨勢,選定基于并聯機構的彈性體應變型六維加速度傳感器為研究對象,

2、以改善其結構復雜度與解耦難度之間的矛盾關系為目的,進行傳感器拓撲構型設計、數學建模以及精度特性的研究。提出了6、7、8、9UPS支鏈型的具有解析形式運動學正解的并聯拓撲構型,將此并聯機構作為彈性體設計了四種不同構型的并聯式六維加速度傳感器,借助于四面體原理獲得了傳感器系統運動學正解,基于KANE動力學方法建立了系統的動力學方程,利用數值算法實現了六維加速度分量的完全解耦,整體算法計算效率高,一定程度上滿足加速度實時解耦要求。針對當前傳感

3、器系統設計中存在的幾何模型誤差中的尺寸效應問題,分別從機構設計的角度和數學建模的角度進行了分析與補償,設計了一體化的多重復合鉸鏈,分析了系統尺寸效應誤差,建立了兩級補償算法,并研究了構型對尺寸效應誤差的敏感性?？紤]彈性體應變型六維加速度傳感器機械振動過程中構件本身的幾何非線性變形問題,將偽剛體模型法、能量法、最小二乘法線性補償原理相融合,建立了系統的偽剛體模型算法,在建立反映機構真實柔性變形特性的數學模型中前進了一步。最后,設計了可重構