【摘要】：繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)是一種新型的風(fēng)洞試驗(yàn)支撐系統(tǒng),該系統(tǒng)具有工作空間大、對(duì)飛機(jī)模型流場(chǎng)干擾小、支撐剛度大等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛地關(guān)注。本文針對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了深入的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,根據(jù)不同影響因素,分別設(shè)計(jì)了控制方案,并進(jìn)行穩(wěn)定性分析與仿真驗(yàn)證。本文具體工作和研究成果如下:首先,針對(duì)繩牽引并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解分析得到了繩長與飛機(jī)模型位姿的關(guān)系,根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型得到全系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,將視覺伺服的方法應(yīng)用于繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng),在控制過程中通過視覺系統(tǒng)測(cè)量模型位姿,設(shè)計(jì)一種新的控制律對(duì)跟蹤誤差進(jìn)行指數(shù)形式的衰減,并對(duì)該方法進(jìn)行了仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其次,對(duì)繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)進(jìn)行了滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì),搭建了系統(tǒng)的SIMULINK仿真框圖,分別對(duì)非奇異終端滑模控制及連續(xù)非奇異終端滑�？刂圃诶K牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了對(duì)比分析,選取了基于力矩控制的連續(xù)非奇異終端滑�？刂破�。針對(duì)飛機(jī)模型不同的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制仿真分析。在此基礎(chǔ)上,分析了滑�？刂破鲄�(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。再者,考慮氣動(dòng)力與繩彈性的影響,分別對(duì)繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)在低速風(fēng)洞試驗(yàn)所受到的外界干擾和不確定性進(jìn)行了分析。在控制律中對(duì)氣動(dòng)力進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)終端滑�？刂破�,并以俯仰運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制仿真。考慮繩彈性變形對(duì)飛機(jī)模型控制的影響,基于奇異攝動(dòng)理論,對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了重建,設(shè)計(jì)了一種補(bǔ)償繩彈性變形的控制器,并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制仿真。最后,為實(shí)現(xiàn)繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)力位混合控制,選取了罰函數(shù)法來進(jìn)行繩拉力的優(yōu)化分布計(jì)算。分析三種優(yōu)化目標(biāo)方法,最終選取以張力方差為優(yōu)化目標(biāo)的方法。結(jié)合滑模控制及繩拉力優(yōu)化分布方法,對(duì)繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)力位控制方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),以俯仰運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行控制仿真,得到力矩、拉力的變化曲線。本文的研究實(shí)現(xiàn)了繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及力位混合控制的仿真分析,為繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖２－１邋ＷＤＰＲ樣機(jī)實(shí)物圖逡逑本課題組根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量的需要，構(gòu)建了一臺(tái)由八根繩牽引的ＷＤＰＲ逡逑支撐系統(tǒng)樣機(jī)（如圖２－１所示），，該支撐系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)模型三個(gè)平動(dòng)方向與逡逑三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的六自由度運(yùn)動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)架、牽引繩、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、逡逑執(zhí)行系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等組成。其中，工控機(jī)型號(hào)為研華６１０Ｈ，運(yùn)動(dòng)控制卡為逡逑ＰＭＡＣＣＨｐｐｅｒ運(yùn)動(dòng)控制卡，伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為安川ＳＧＤＶ－１Ｒ６Ａ０１Ａ；執(zhí)行系統(tǒng)逡逑主要包括伺服電機(jī)，其中伺服電機(jī)型號(hào)為安川ＳＧＭＪＶ－０２ＡＤＤ６Ｓ，飛行器模型采逡逑用ＳＤＭ標(biāo)模；測(cè)量系統(tǒng)主要包括拉力傳感器和紅外相機(jī)。逡逑為實(shí)現(xiàn)飛機(jī)模型的姿態(tài)控制，須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模，在建模過逡逑１０逡逑

如圖２－６所示，視覺測(cè)量系統(tǒng)由工控機(jī)、１３９４采集卡、攝像機(jī)、紅外光源等逡逑。在開始使用視覺測(cè)量系統(tǒng)前，需對(duì)空間的原點(diǎn)中心進(jìn)行確認(rèn)，因此須使用逡逑板對(duì)進(jìn)行標(biāo)定。飛機(jī)模型上刻有六個(gè)熒光特征點(diǎn)，當(dāng)紅外光源照射在特征點(diǎn)逡逑，攝像機(jī)就可識(shí)別六個(gè)特征點(diǎn)的位置，通過視覺算法對(duì)六個(gè)特征點(diǎn)的解算得逡逑機(jī)模型的實(shí)際位姿，并實(shí)時(shí)記錄下來。逡逑運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型逡逑運(yùn)用并聯(lián)機(jī)器人知識(shí)理論，結(jié)合ＷＤＰＲ原理樣機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析建逡逑分別對(duì)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和飛機(jī)模型進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，描述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模逡逑系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V211.74

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊賢文;劉昕;;運(yùn)輸機(jī)模型高速風(fēng)洞試驗(yàn)支撐形式及支撐干擾研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

2 孫小勇;鄭彬;鮑捷;張祺;高鵬;;高速6-PSS并聯(lián)機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2015年05期

3 李國帥;魏志;李巍;羅太元;;現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法在高速風(fēng)洞試驗(yàn)中的應(yīng)用[J];航空學(xué)報(bào);2015年03期

4 蘇宇;仇原鷹;王龍;杜敬利;;高速繩牽引并聯(lián)攝像機(jī)器人冗余驅(qū)動(dòng)力優(yōu)化求解[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

5 梅生偉;郭文濤;王瑩瑩;劉鋒;魏椺;;一類電力系統(tǒng)魯棒優(yōu)化問題的博弈模型及應(yīng)用實(shí)例[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年19期

6 樊銳;劉大為;;一種鋼帶牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];裝備制造技術(shù);2012年08期

7 孫小勇;謝志江;蹇開林;張鈞;;6-PSS柔性并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析與仿真[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2012年07期

8 樂意;許賢澤;李忠兵;趙宇;徐逢秋;;基于超定方程組的相位激光測(cè)距解模糊算法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2012年04期

9 孫丹;楊建剛;;基于局部DQ-RBF不可壓縮N-S方程的數(shù)值求解[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

10 黃琴;鄭亞青;林麒;;6自由度繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)飛行器模型單自由度振蕩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析[J];工程力學(xué);2010年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王慶龍;交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 梁斌;3R3T六自由度繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)分析與運(yùn)動(dòng)控制[D];廈門大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2619734