دینامیک معکوس بازوی ماهر استوارت – گوف با کاربرد در سامانه‌های شبیه‌ساز پرواز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی / دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

چکیده

پیش­بینی مناسب اندازه نیروها در عملگرهای خطی با اهداف انتخاب موتورهای مناسب و یا طراحی سازه سامانه حرکتی شبیه­سازهای پرواز، از اهمیت قابل­توجهی برخوردار است. در این مقاله تحلیل دینامیک معکوس سامانه حرکتی 6 درجه آزادی استوارت – گوف با رویکرد نیوتن – اولر مطابق با فرمول­بندی اجزای بازوی ماهر و سکوی متحرک با چشم انداز کاربرد در شبیه­سازهای پرواز ارائه شده است. در شبیه­سازی سامانه نرم­افزاری تهیه شده از نتایج خروجی سامانه حرکت­ساز شبیه­ساز پرواز کنترل پیش­بین بر پایه سینماتیک معکوس سامانه حرکتی در مانور نمونه به عنوان ورودی مدل دینامیک معکوس جهت محاسبه نیروهای دینامیکی و استاتیکی عملگرها استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه­سازی، نشان­دهنده اختلاف قابل­توجه و کاملا نامتناسب نیروهای عملگرها در بارگذاری استاتیک و دینامیک متناظر با سینماتیک معکوس مورد نظر را داشته و ضرورت توجه به نیروهای دینامیکی حاصل از حل سینماتیک معکوس در طراحی مکانیزم و انتخاب عملگرها را محرز می­نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Inverse Dynamics of Stewart – Gough Platform Aiming the Application at Flight Simulators

نویسنده [English]

  • Abolfath Nikranjbar
Islamic Azad University of Karaj
چکیده [English]

Forecasting the forces of the linear actuators with the aim of designating proportionate motors and or structural design of the motion system in flight simulators is of the considerable importance. In this paper, inverse dynamic analysis of the 6 degrees of freedom Stewart – Gough motion system, using Newton - Euler formulation approach consisting linear actuator components and moving platform dynamics with application prospects to flight simulators is illustrated. The developed inverse dynamics simulation software of the motion system is provided by the output results of the general nonlinear inverse kinematical based motion cueing system for computing the static and dynamic actuating forces in typical surge – pitch maneuver. Compared simulation results clearly indicate a significant disproportionate difference between the static and dynamic loads for the prototypical maneuver. Thereupon true attention on predicting the dynamic forces associated with the proposed inverse kinematics in structural design and or designating linear actuator is emphasized.

کلیدواژه‌ها [English]

  • inverse dynamics
  • Inverse Kinematics
  • Stewart - Gough Platform
  • flight simulator
  • Model Predictive Motion Cueing
[1] A. Nikranjbar, Real-time Model Predictive Control Motion Cueing using Motion System Inverse Kinematics, Journal of Aerospace Mechanics, Vol. 14, No. 4, p. 33-50, 2018. (in Persian)

[2] B. Dasgupta, T. Mruthyunjaya, A Newton-Euler formulation for the inverse dynamics of the Stewart platform manipulator, Mechanism and Machine Theory, Vol. 33, No. 8, p. 1135-1152, 1998.

[3] H. D. Taghirad, Parallel robots: mechanics and control, NW: CRC press, 2013.

[4] K. Harib, K. Srinivasan, Kinematic and dynamic analysis of Stewart platform-based machine tool structures, Robotica, Vol. 21, No. 5, p. 541-554, 2003.

[5] W. Khalil, S. Guegan, Inverse and direct dynamic modeling of Gough-Stewart robots, IEEE Transactions on Robotics, Vol. 20, No. 4, p. 754-761, 2004.

[6] W. L. Tsai, Solving the inverse dynamics of a Stewart-Gough manipulator by the principle of virtual work, Transactions-American Society of Mechanical Engineers, Journal of Mechanical Design, Vol. 122, No. 1, p. 3-9, 2000.

[7] H. Kalani, A. Rezaei, A. Akbarzadeh, Improved general solution for the dynamic modeling of Gough–Stewart platform based on principle of virtual work, Nonlinear Dynamics, Vol. 83, No. 4, p. 2393-2418, 2016.

[8] A. Ghobakhloo, M. Eghtesad, M. Azadi. Position control of a Stewart-Gough platform using inverse dynamics method with full dynamics, in Advanced Motion Control, 9th IEEE International Workshop on. Istanbul, Turkey, 2006.

[9] N Mostashiri, A. Akbarzadeh, J. Dhuipa, A. Verl, W. Xu, A Comprehensive Inverse Dynamics Problem of a Stewart Platform by Means of Lagrangian Formulation, Proceedings of the ASME 2017 Dynamic Systems and Control Conference, Virginia, USA, October 11-13, 2017.

[10] M. A. Lopes, Dynamic modeling of a Stewart platform using the generalized momentum approach, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 14, No. 8, p. 3389-3401, 2009.

[11] A. Mahmoodi, M. Menhaj, M. Sabzehparvar, An efficient method for solution of inverse dynamics of Stewart platform, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 81, No. 5, p. 398-406, 2009.

[12] S. Pedrammehr, M. Mahboubkhah, Inverse Kinematic and Dynamic Analysis of Stewart Mechanism, Journal of Mechanical Eng, Vol. 39, No. 2, p. 67-72, 2009.

[13] A. Nikranjbar, Real Time Fuzzy Model Predictive Motion Cueing Design. Aerospace Knowledge and Technology Journal, 2018. (Accepted for publication, in Persianفارسی )

[14] A. Omran, A. Kassem, Optimal task space control design of a Stewart manipulator for aircraft stall recovery, Aerospace Science and Technology, Vol. 15, No. 5, p. 353-365, 2011.