本文關(guān)鍵詞：船舶模擬器六自由度平臺建模及控制算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船舶操縱模擬器通過模擬船舶在不同海況下的運動狀態(tài)實現(xiàn)對駕駛員的培訓(xùn)。傳統(tǒng)的模擬器通過視景系統(tǒng)為人營造船舶在海面航行的運動感,而近年研發(fā)的船舶運動模擬器則為傳統(tǒng)的模擬器增加了運動平臺,通過平臺來模擬船舶在海面的運動,可用于對暈船病的研究和惡劣海況下的救助訓(xùn)練等。本課題是基于船舶運動模擬器的液壓六自由度運動平臺展開的研究。本文在對船舶模擬器的發(fā)展,六自由度運動平臺的特點、建模方法及控制算法的研究基礎(chǔ)上,對六自由度運動平臺的運動學(xué)進(jìn)行仔細(xì)的分析,推導(dǎo)了平臺運動學(xué)反解公式。針對平臺系統(tǒng)采用的非對稱閥控制非對稱缸的液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,得到了液壓動力機(jī)構(gòu)的方框圖,并通過仿真和試驗對理論模型進(jìn)行了驗證。本文采用聯(lián)合仿真的方法對六自由度運動平臺進(jìn)行建模仿真。采用AMESim對液壓系統(tǒng)仿真建模,在液壓系統(tǒng)建模中參考伺服閥樣本曲線對所建模型參數(shù)進(jìn)行修正。采用Virtual. Lab Motion對平臺機(jī)構(gòu)動力學(xué)部分建模,建模過程中考慮各部件的慣性對系統(tǒng)的影響,與傳統(tǒng)的動力學(xué)數(shù)學(xué)建模方式相比該方案準(zhǔn)確且簡單。采用Matlab/Simulink對運動學(xué)反解和液壓控制系統(tǒng)建模。然后通過軟件之間的接口將機(jī)械、液壓和控制系統(tǒng)三部分模型聯(lián)合,建立液壓并聯(lián)機(jī)構(gòu)的通用仿真模型。最后,通過仿真模型與試驗結(jié)果的對比驗證了所建液壓六自由度平臺模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,對比傳統(tǒng)PIID控制和動壓反饋算法,通過平臺的機(jī)電液一體化模型和試驗對控制策略進(jìn)行比較,證明采用動壓反饋算法會較好的提高平臺的穩(wěn)定性與快速性。
【關(guān)鍵詞】：液壓六自由度平臺 聯(lián)合仿真 動壓反饋 船舶模擬器
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U676.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 船舶操縱運動模擬器概述11-13
• 1.3 六自由度運動系統(tǒng)概述13-19
• 1.3.1 液壓六自由度運動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點與分類13-16
• 1.3.2 六自由度運動系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用16-17
• 1.3.3 液壓六自由度運動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀分析17-19
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 運動學(xué)分析21-29
• 2.1 坐標(biāo)系及變換矩陣21-23
• 2.1.1 運動坐標(biāo)系建立21-22
• 2.1.2 廣義坐標(biāo)及變換矩陣22-23
• 2.2 平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)及鉸支點坐標(biāo)的確定23-26
• 2.3 控制點的運動規(guī)律26-27
• 2.4 六自由度平臺位置反解27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 非對稱閥控液壓伺服系統(tǒng)建模及仿真29-40
• 3.1 單缸液壓伺服系統(tǒng)概述29-30
• 3.2 動力機(jī)構(gòu)基本方程30-35
• 3.2.1 非對稱滑閥流量方程32-33
• 3.2.2 液壓缸連續(xù)性方程33-35
• 3.2.3 液壓缸和負(fù)載的力平衡方程35
• 3.3 動力機(jī)構(gòu)方框圖及傳遞函數(shù)35-36
• 3.4 單缸建模仿真與試驗驗證36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 六自由度運動平臺機(jī)電液聯(lián)合仿真40-59
• 4.1 機(jī)電液一體化聯(lián)合仿真概述40-44
• 4.2 液壓系統(tǒng)建模44-49
• 4.2.1 伺服閥建模45-48
• 4.2.2 單缸液壓系統(tǒng)模型48-49
• 4.3 機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型49-51
• 4.3.1 模型的建立50
• 4.3.2 約束的添加50-51
• 4.4 運動學(xué)反解模塊控制模型51-54
• 4.5 一體化仿真模型及接口設(shè)置54-57
• 4.5.1 系統(tǒng)液壓模型及接口54-55
• 4.5.2 動力學(xué)模型及接口55-56
• 4.5.3 控制系統(tǒng)及接口56-57
• 4.6 仿真結(jié)果分析57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第5章 平臺仿真與試驗分析59-67
• 5.1 船舶模擬器液壓六自由度運動系統(tǒng)簡介59-61
• 5.2 聯(lián)合仿真與實際平臺運動學(xué)試驗驗證61-63
• 5.2.1 單液壓缸動態(tài)響應(yīng)結(jié)果分析61
• 5.2.2 平臺動態(tài)響應(yīng)結(jié)果分析61-63
• 5.3 PID控制算法與動壓反饋算法的對比63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文72-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：船舶模擬器六自由度平臺建模及控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：277118