【摘要】：飛行模擬器是一種培養(yǎng)飛行員的機電設(shè)備,能夠最大程度地再現(xiàn)飛機在實際環(huán)境中的飛行狀態(tài)。由于其成本低、安全可靠、使用靈活等優(yōu)點,所以被世界各國廣泛應(yīng)用于培訓(xùn)飛行員以及研究飛機。飛行模擬器通常采用精度高、剛度好、承載能力大的六自由度Stewart平臺,但其運動空間相對較小,因此需要利用洗出算法將飛機實際運動信號轉(zhuǎn)化為六自由度Stewart平臺能夠?qū)崿F(xiàn)的信號。本文研究內(nèi)容主要包括平臺的設(shè)計及其控制策略的研究:首先,根據(jù)六自由度Stewart平臺結(jié)構(gòu)特點,定義結(jié)構(gòu)參數(shù),建立合適的坐標系,推導(dǎo)支腿位置、速度的反解方程,建立整體的動力學(xué)方程,并分析平臺在運動過程中容易出現(xiàn)故障的特殊位置。其次,根據(jù)六自由度Stewart平臺模型的外觀、尺寸、精度、整體的受力狀態(tài)等情況建立上運動平臺、六個上鉸鏈、六個電動缸支腿、六個下鉸鏈及下固定平臺的三維模型,并完成平臺的整體裝配任務(wù)。三維幾何模型建立完成后導(dǎo)入Adams中進行了參數(shù)的設(shè)定及模型的驗證,對平臺進行初步的優(yōu)化,并分析平臺平移及旋轉(zhuǎn)的空間運動狀態(tài)。再次,按照六自由度Stewart平臺技術(shù)參數(shù)要求對三維模型多次優(yōu)化并選擇最佳的設(shè)計方案。根據(jù)六自由度Stewart平臺Adams仿真結(jié)果,初步設(shè)計平臺的整體結(jié)構(gòu),主要包括上運動平臺、六個上鉸鏈、六個電動缸支腿、六個下鉸鏈及下固定平臺。根據(jù)六自由度Stewart平臺設(shè)計的一般原則確定機械系統(tǒng)設(shè)計安全性、驅(qū)動系統(tǒng)安全性、控制系統(tǒng)硬件安全性、控制系統(tǒng)軟件安全性等幾個方面的故障處理與保護措施。最后,在經(jīng)典洗出算法的基礎(chǔ)上,利用MATLAB/Simulink模塊建立一種改進的洗出算法的模型,提高平臺的安全性,保證平臺模擬時不超過其有限的運動空間。根據(jù)輸入的飛機運動模擬信號,分析經(jīng)過洗出算法后平臺姿態(tài)、位置的變化情況,驗證改進后的洗出算法的合理性。
【圖文】：

圖 1-1 球面機構(gòu) 圖 1-2 噴涂作業(yè)機器人Fig.1-1 Spherical mechanism Fig.1-2 Spray painting machine1947 年，英國鄧祿普橡膠公司的 Gough 博士提出一種能夠進行定位的并聯(lián)機構(gòu)[7]，并將其用于輪胎磨損和裂紋檢測。八年后，他建造了 Gough-Stewart原型樣機，該裝置運行了長達 45 年的時間。澳大利亞著名機構(gòu)學(xué)教授 Hunt 提出將 Stewart 并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用到工業(yè)機器人[8]，并分析了機構(gòu)的奇異特性。20 世紀 80 年代，國外越來越多的學(xué)者開始研究并聯(lián)機器人，并相繼出現(xiàn)了 Angeles、Fenton、Gosselin、Kumar、Lee、Merlet、Warldron 等代表性人物，也使得并聯(lián)機器人的研究取得了巨大進步，并開始逐漸應(yīng)用于運動模擬器、并聯(lián)機床、微動機構(gòu)等多個領(lǐng)域。美國 Ingersoll 公司采用標準 Stewart 平臺結(jié)構(gòu)生產(chǎn)了 VOH-1000 五軸成型中心(圖 1-3)，其最大速度 0.5m/s，精度能夠達到 20um。法國 INRIA 公司采用

圖 1-1 球面機構(gòu) 圖 1-2 噴涂作業(yè)機器人Fig.1-1 Spherical mechanism Fig.1-2 Spray painting machine1947 年，英國鄧祿普橡膠公司的 Gough 博士提出一種能夠進行定位的并聯(lián)機構(gòu)[7]，并將其用于輪胎磨損和裂紋檢測。八年后，他建造了 Gough-Stewart原型樣機，該裝置運行了長達 45 年的時間。澳大利亞著名機構(gòu)學(xué)教授 Hunt 提出將 Stewart 并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用到工業(yè)機器人[8]，并分析了機構(gòu)的奇異特性。20 世紀 80 年代，國外越來越多的學(xué)者開始研究并聯(lián)機器人，并相繼出現(xiàn)了 Angeles、Fenton、Gosselin、Kumar、Lee、Merlet、Warldron 等代表性人物，也使得并聯(lián)機器人的研究取得了巨大進步，并開始逐漸應(yīng)用于運動模擬器、并聯(lián)機床、微動機構(gòu)等多個領(lǐng)域。美國 Ingersoll 公司采用標準 Stewart 平臺結(jié)構(gòu)生產(chǎn)了 VOH-1000 五軸成型中心(圖 1-3)，其最大速度 0.5m/s，精度能夠達到 20um。法國 INRIA 公司采用
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V216.8

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本文編號：2670317