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基于并联机构的六维加速度传感器的方案设计及建模研究

时间：2014-06-13 02:35:33 下载该word文档

基于并联机构的六维加速度传感器的方案设计及建模研究
作者：尤晶晶李成刚吴洪涛
来源：《振动工程学报》2012年第06期

摘要：提出一种新的基于并联机构的压电式六维加速度传感器的设计方案，即用并联机构充当传感器的弹性体结构，压电陶瓷同时充当传感器的敏感元件和并联机构的移动副，弹性球铰链代替传统的球面副。分别在质量块、外壳及地面上固结坐标系，基于多体系统理论推导两两之间位姿关系的解析表达式。运用牛顿欧拉法建立系统的动力学方程，通过引入辅助角速度并用四元数来描述旋转矩阵和角速度矢量，将其转化成两个一阶常微分方程组的初值问题，并运用改进的欧拉算法进行求解，实现了六维加速度的完全解耦。针对四元数的违约问题，运用矩阵广义逆理论提出了一种有效的可重复运行的修正算法。利用建立的解耦模型及其算法对实例进行了求解，数据处理总时间小于采样点时间跨度，且理论计算值与ADAMS仿真数据吻合得很好；另外，通过试验进一步验证了设计方案的合理性以及数学模型的可靠性。关键词：并联机构；解耦；六维加速度传感器；四元数；违约修正