本文關(guān)鍵詞：飛行模擬器操縱負(fù)荷控制系統(tǒng)機(jī)械裝置研究

  更多相關(guān)文章： 操縱負(fù)荷 三維建模 動(dòng)力學(xué)仿真 有限元分析 控制算法 可行性論證

【摘要】：操縱負(fù)荷系統(tǒng)是飛行模擬器中的關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)之一。其作用是模擬真實(shí)飛機(jī)中飛行員操縱駕駛機(jī)構(gòu)(主要指操縱桿、方向盤、腳踏板)時(shí)的真實(shí)力感,也就是提供操縱機(jī)構(gòu)對駕駛員的反作用力。其產(chǎn)生力感的逼真度是飛行模擬器飛行訓(xùn)練水平的重要參數(shù)。本文通過對現(xiàn)有飛行模擬器操縱負(fù)荷系統(tǒng)中各類加載機(jī)構(gòu)的總結(jié)和分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的不足和弊端,找出問題所在。之后針對這些問題,制定所設(shè)計(jì)的新型加載機(jī)構(gòu)所具備的特性和要達(dá)到的目標(biāo)。通過分析對比,確定機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案并繪制機(jī)構(gòu)簡圖;進(jìn)一步做出機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算,三維建模和二維圖紙。將三維建模結(jié)果導(dǎo)入U(xiǎn)G8.0運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境中,對模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析獲得仿真結(jié)果,分析仿真結(jié)果,以驗(yàn)證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可行性和動(dòng)力學(xué)可行性。以三維建模結(jié)果以及相關(guān)動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果為依據(jù),基于NX Nastran對機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵非標(biāo)準(zhǔn)零部件進(jìn)行有限元分析,獲得有限元分析結(jié)果,找出不符合許用應(yīng)力和許用位移要求的零部件,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)使之滿足許用值,以使機(jī)構(gòu)滿足材料強(qiáng)度和剛度要求。按照該加載機(jī)構(gòu)執(zhí)行功能時(shí)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種改進(jìn)的PID控制算法應(yīng)用于該機(jī)構(gòu)的控制。通過在計(jì)算機(jī)上利用LabVIEW平臺(tái)對所設(shè)計(jì)的控制模型進(jìn)行仿真,驗(yàn)證該控制算法的可行性。最終獲得所設(shè)計(jì)加載機(jī)構(gòu)的可行性論證,并對飛行模擬器相關(guān)技術(shù)研究做出展望。
【關(guān)鍵詞】：操縱負(fù)荷 三維建模 動(dòng)力學(xué)仿真 有限元分析 控制算法 可行性論證
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V216.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 操縱負(fù)荷系統(tǒng)功能與基本原理13-14
• 1.3 國內(nèi)外操縱負(fù)荷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.1 國外操縱負(fù)荷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 我國操縱負(fù)荷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15
• 1.4 操縱負(fù)荷系統(tǒng)的分類及存在問題15-16
• 1.5 本課題所設(shè)計(jì)加載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求16
• 1.6 本課題的主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案確定18-21
• 2.1 動(dòng)力源形式的探討18-19
• 2.2 輸出運(yùn)動(dòng)軌跡類型的探討19
• 2.3 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)形式的探討19-20
• 2.4 機(jī)構(gòu)方案確定20-21
• 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算21-46
• 3.1 初始設(shè)計(jì)參數(shù)確定21-25
• 3.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算25-28
• 3.2.1 彈簧設(shè)計(jì)初始條件確定25
• 3.2.2 根據(jù)工作條件選擇材料并確定其許用應(yīng)力25
• 3.2.3 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲的直徑25-26
• 3.2.4 根據(jù)剛度條件，，計(jì)算彈簧圈數(shù)26
• 3.2.5 驗(yàn)算26-27
• 3.2.6 彈簧外形設(shè)計(jì)27-28
• 3.3 絲杠螺母的選型計(jì)算28-38
• 3.3.1 絲杠螺母選型初始條件確定28-29
• 3.3.2 導(dǎo)程精度與軸向間隙（預(yù)壓）的確定29
• 3.3.3 絲杠軸的選型29-33
• 3.3.4 絲杠螺母的選型33-36
• 3.3.5 分析絲杠螺母的定位精度36
• 3.3.6 確定絲杠螺母型號(hào)36-38
• 3.4 伺服馬達(dá)的選型計(jì)算38-43
• 3.4.1 確定所需旋轉(zhuǎn)扭矩38-41
• 3.4.2 確定所需轉(zhuǎn)速41
• 3.4.3 最小進(jìn)給量的分析41
• 3.4.4 馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的分析41
• 3.4.5 馬達(dá)型號(hào)的確定41-43
• 3.5 軸承的選型計(jì)算43-46
• 3.5.1 軸承安置方式的分析43
• 3.5.2 選型計(jì)算43-44
• 3.5.3 軸承型號(hào)的確定44-46
• 第四章 三維建模與圖紙繪制46-53
• 4.1 機(jī)構(gòu)的三維建模46-49
• 4.1.1 關(guān)鍵零部件的三維造型46-47
• 4.1.2 其他零部件設(shè)計(jì)造型47-49
• 4.1.3 裝配模型的建立49
• 4.2 機(jī)構(gòu)的二維圖紙生成49-52
• 4.2.1 產(chǎn)品圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)49-50
• 4.2.2 生成機(jī)構(gòu)的二維裝配圖和零件圖50-52
• 4.3 機(jī)構(gòu)工作過程52-53
• 第五章 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真與分析53-60
• 5.1 俯仰操縱動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立53-54
• 5.2 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真54-59
• 5.2.1 加載力最小工況的仿真54-58
• 5.2.2 極端工況的仿真58-59
• 5.3 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析59-60
• 第六章 關(guān)鍵部件的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)60-70
• 6.1 關(guān)鍵部件有限元分析60-64
• 6.1.1 有限元分析前處理60-61
• 6.1.2 解算以及后處理61-64
• 6.1.3 后處理結(jié)果分析64
• 6.2 相關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化64-67
• 6.2.1 確定優(yōu)化位置64-65
• 6.2.2 實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)65-66
• 6.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證66-67
• 6.3 結(jié)構(gòu)剛度的進(jìn)一步探討67-70
• 第七章 加載裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)70-76
• 7.1 加載裝置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)70
• 7.2 PID控制算法70-71
• 7.3 PID控制算法的改進(jìn)71-73
• 7.3.1 模擬PID控制的離散化72
• 7.3.2 輸入濾波72-73
• 7.4 加載裝置控制模型的建立73-74
• 7.5 控制模型的運(yùn)行和結(jié)果分析74-76
• 第八章 總結(jié)與展望76-79
• 8.1 論文工作總結(jié)76-77
• 8.2 創(chuàng)新之處77
• 8.3 相關(guān)研究展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-85
• 作者簡介85

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