多自由度电液混合运动模拟器动力学分析

周跃发，王涛，李鸿，樊涛，张治勇

(哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150001)

随着航空航天等技术的大力发展，许多国家都很重视对运动模拟器的研究[1-2].运动模拟器用于模拟飞行器及船舶等的摇摆运动，它在运动学和动力学方面的研究，一方面有利于模拟器的设计和制造，另一方面可以直接应用于实际运动模拟实验[3].它的发展水平标志着一个国家航空、航天、航海、路面运输及战车性能等方面的发达程度[4-6].

本文研究的是多自由度电液混合运动模拟器[7]，该运动模拟器由三轴转台和六自由度并联转台组成.六自由度并联转台可以实现空间的六自由度运动，三轴转台的外框、中框和内框可以实现无限转动，利用三轴转台可以达到六自由度并联转台所无法达到的空间方位，这样的组合可以延伸到空间的任何位置，弥补了单一转台存在范围限制的缺陷，从而使研究更具有理论意义和实际价值.文中采用了牛顿和罗伯逊-维滕伯格方法建立了多自由度电液混合运动模拟器动力学方程，并与拉格朗日方法[8]相比.在研究中把运动模拟器结构中的闭链结构为自由铰约束，使建模过程得以简化.

1 方向余弦矩阵的建立

运动模拟器结构原理如图1，运动平台系统所受的主动力分别来自于系统自重和6根驱动杆的驱动力，必须先确定驱动力的方向余弦才能确定系统的主矢和主矩，下面将推导用矩阵形式表示的驱……