题目：大载荷六自由度振动模拟台误差分析与标定研究

地震模拟台是地震工程研究中的重要实验设备，它可以模拟地震的再现或进行某种特定的振动以检验建筑模型在不同振动条件下的抗震性能。并联机构以其刚度大、对称性好、结构紧凑、动力学性能好等优点被广泛应用于地震模拟台中。地震模拟台的精度是影响其振动模拟效果的关键因素之一，其直接决定着地震模拟台能否精确再现真实的地震波或完成特定的振动。本文结合一台具有正交结构的振动模拟台对其精度问题进行了深入的研究，具体的研究内容如下：1. 提出一种既方便数学描述，又易于测量的空间刚体位姿描述方法：基于相对位移的空间刚体位姿表示方法。推导了刚体位置和姿态的显式表达，并给出了其存在唯一解的条件。2. 以精度评价为目标，对几种刚体姿态描述方法下姿态误差大小的表示进行了系统的分析和比较，提出合理的姿态误差大小评价指标。3. 推导六维振动模拟台的位置正反解，并分析其速度和加速度。根据第二章基于相对位移的空间刚体位姿表示方法，建立了振动模拟台基于相对位移的运动学方程。4. 以运动学方程为基础，建立了振动模拟台包含上下平台铰链点位置误差和定杆长长度误差的误差模型。利用影响系数法，建立了包含模拟台所有可能几何误差源的全误差模型，并对两种误差模型进行了相互验证。基于振动模拟台全误差模型深入分析了144个误差参数在工作空间内对末端输出精度的影响规律，据此将144个误差参数分为完全敏感性误差参数、方向敏感性误差参数以及非敏感性误差参数三类。5. 以完全敏感性误差参数和方向敏感性误差参数为识别对象，建立了振动模拟台运动学标定模型。根据方向敏感误差参数对末端位姿的影响规律，确定了振动台三类误差敏感运动方向，分析了测量位姿点中包含这三类运动方向的位姿点数目对标定精度的影响，并以此为基础结合误差识别矩阵的条件数指标给出了运动学标定过程中测量位姿的选择原则。6. 从标定测量的经济性出发，提出一种新的标定建模方法，建立了振动模拟台末端平台6个标准球单方向坐标增量残差与机构运动学参数误差之间的关系，仅需单维测距工具即可完成标定。考虑到标准球的安装对标定精度的影响，对标定模型进行了改进，将标准球的安装误差引入到标定模型中，消除了标准球安装误差对标定精度的影响。7. 在6维振动模拟台上进行了位姿测量实验和运动学标定实验。