本文關鍵詞：六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的設計及其控制系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)船舶運動模擬器是一種發(fā)展迅速、應用廣泛的典型運動模擬器，具有節(jié)能性、經(jīng)濟性、安全性、可控性等特點。并聯(lián)船舶運動模擬器能夠在實驗室中將船舶在海洋中搖擺的姿態(tài)模擬出來，可以將艦載武器和設備儀器放在船舶運動模擬器上進行陸地實驗，減少海上實驗次數(shù)，從而降低實驗成本和研究周期。因此對并聯(lián)船舶運動模擬器關鍵技術進行研究具有重要意義。 針對并聯(lián)船舶運動模擬器結(jié)構和控制系統(tǒng)的多樣化而帶來的設計復雜性問題，本文采用模塊化設計的Stewart結(jié)構與基于EMC2控制器的開放式控制系統(tǒng)相結(jié)合的方案，并根據(jù)并聯(lián)船舶運動模擬器的設計指標，對其進行了機械結(jié)構和控制系統(tǒng)的具體設計。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 第一，對并聯(lián)船舶運動模擬器進行運動學分析，運用歐拉角坐標變換法建立了并聯(lián)機構的逆解數(shù)學模型，描述了并聯(lián)船舶運動模擬器的動平臺、伸縮桿、定平臺之間的空間位置關系；采用數(shù)值分析法和Matlab仿真軟件，，求解出并聯(lián)船舶運動模擬器的工作空間。 第二，利用模塊化設計的思想和對并聯(lián)機構的運動分析結(jié)果分別設計動平臺模塊、固定平臺模塊和伸縮桿模塊，根據(jù)并聯(lián)船舶運動模擬器的設計指標和實際情況設計出了符合本方案的球鉸鏈、萬向鉸鏈以及具有模塊化特色的電動伺服缸，并利用UG三維軟件建立了并聯(lián)船舶運動模擬器的三維模型。 第三，運用頻域分析法和時域分析法得到海浪運動與船舶運動的響應函數(shù)以及船舶在不規(guī)則波中的搖蕩運動方程，并通過實例計算得到100t以下的船舶在我國沿海地區(qū)6級海況航行時t=0~180s內(nèi)橫搖、縱搖以及垂蕩的運動樣本。 第四，六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的控制系統(tǒng)設計，根據(jù)所求得的逆解數(shù)學模型，利用C語言編寫EMC2控制器的運動學模塊；針對并聯(lián)船舶運動模擬器的具體結(jié)構對EMC2控制器的INI、HAL等相關文件進行配置；利用G代碼編寫船舶在海浪里的運動樣本的程序，并在設計好的EMC2控制系統(tǒng)里進行了運動控制仿真；最后利用EMC2控制器成功地控制了三自由度并聯(lián)機構模型的動平臺的運動。
【關鍵詞】：并聯(lián)機構 船舶運動模擬器 模塊化設計 船舶運動規(guī)律 EMC2控制器
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：U666.158
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景和現(xiàn)實意義13-14
• 1.2 并聯(lián)船舶運動模擬器的研究狀況14-18
• 1.2.1 并聯(lián)船舶運動模擬器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 并聯(lián)船舶運動模擬器的理論研究狀況16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的運動學分析19-31
• 2.1 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的機構自由度計算19-20
• 2.2 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的位置分析20-25
• 2.2.1 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的坐標系建立20-23
• 2.2.2 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的位姿描述23
• 2.2.3 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的位置反解23-25
• 2.3 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的雅克比矩陣分析25-26
• 2.4 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的工作空間分析26-30
• 2.4.1 工作空間的影響因素26-28
• 2.4.2 工作空間的求解28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的結(jié)構設計31-42
• 3.1 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的總體方案設計31-32
• 3.2 鉸鏈結(jié)構設計32-34
• 3.2.1 球鉸鏈結(jié)構設計32-33
• 3.2.2 萬向鉸鏈結(jié)構設計33-34
• 3.3 伸縮桿模塊的設計34-40
• 3.3.1 伸縮桿模塊的結(jié)構設計34-35
• 3.3.2 伸縮桿模塊的標準件的計算和選型35-40
• 3.4 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的三維模型40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 船舶在海浪中的運動規(guī)律研究42-55
• 4.1 海浪運動描述42-44
• 4.2 船舶在海浪中的搖蕩運動方程的建立44-49
• 4.2.1 船舶在海浪中的運動描述44-45
• 4.2.2 船舶在海浪中的頻率響應函數(shù)求解45-47
• 4.2.3 船舶在不規(guī)則波浪中的搖蕩運動分析47-49
• 4.3 船舶搖蕩運動計算49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 六自由度并聯(lián)船舶運動模擬器的控制系統(tǒng)設計55-75
• 5.1 并聯(lián)船舶運動模擬器的控制方案55-57
• 5.2 基于 EMC2 的控制系統(tǒng)57-59
• 5.2.1 EMC2 控制器的特點57
• 5.2.2 EMC2 控制軟件架構57-59
• 5.3 EMC2 控制系統(tǒng)的設計59-68
• 5.3.1 并聯(lián)船舶運動模擬器的運動控制器設計59-61
• 5.3.2 EMC2 控制軟件的配置文件61-64
• 5.3.3 EMC2 控制器的運動學模塊設計64-68
• 5.4 并聯(lián)船舶運動模擬器的運動仿真驗證68-74
• 5.4.1 并聯(lián)船舶運動模擬器在 EMC2 控制軟件里的運動仿真68-71
• 5.4.2 EMC2 控制軟件的仿真驗證71-72
• 5.4.3 EMC2 控制器的實驗驗證72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文80-81
• 致謝81-82
• 詳細摘要82-86

【參考文獻】

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本文編號：359108