超高頻運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)是一種高頻響角位置伺服系統(tǒng),其核心裝置是六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Stewart平臺(tái)）。為模擬飛行器高速運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)伺服彈性運(yùn)動(dòng),需對(duì)Stewart平臺(tái)系統(tǒng)特性、高頻指令預(yù)處理及解算、高頻響伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行深入分析和研究。本文以飛行器氣動(dòng)伺服彈性運(yùn)動(dòng)模擬為研究背景,對(duì)Stewart平臺(tái)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入分析,并對(duì)高頻響控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真試驗(yàn)應(yīng)用問(wèn)題開(kāi)展研究。首先,基于Newton-Euler方法對(duì)Stewart平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,分析各連桿通道的負(fù)載時(shí)變特性;根據(jù)直線電機(jī)工作原理,建立其線性模型,并考慮高頻工況下飽和非線性因素,完善被控對(duì)象模型;同時(shí),基于Stewart平臺(tái)置于三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框架上,構(gòu)成復(fù)合運(yùn)動(dòng)模擬,分析動(dòng)基座下直線電機(jī)輸出力的擾動(dòng)因素。其次,針對(duì)仿真試驗(yàn)中慣性單元輸出的指令信號(hào)頻譜特性,基于小波包變換方法,研究最優(yōu)分解重構(gòu)信號(hào)處理方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻振動(dòng)信號(hào)的分頻處理;同時(shí)采用分散控制方法,分析Stewart平臺(tái)的正、反運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,研究位姿指令的解算方法,并基于慣性空間定點(diǎn),開(kāi)展位姿反解優(yōu)化算法研究。再次,針對(duì)直線電機(jī)的飽和非線性特性及負(fù)載時(shí)變特性,開(kāi)展基于L... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國(guó)Ingersoll公司并聯(lián)機(jī)床

定位精度 2’’，但系統(tǒng)頻響不超過(guò) 50Hz。文獻(xiàn)[10]中提出美國(guó)正在研制一種基于Stewart 平臺(tái)的高頻響飛行模擬器，要求系統(tǒng)頻響達(dá)到 1000Hz，遠(yuǎn)高于一般仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的 50Hz 上限，可目前還在理論研究階段，沒(méi)有研制出實(shí)物樣機(jī)。Stewart 平臺(tái)作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具有承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)剛度大、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)11]。通過(guò)六個(gè)驅(qū)動(dòng)支桿共同支撐臺(tái)體及負(fù)載，實(shí)現(xiàn)六自由度位置姿態(tài)的變化。由于Stewart 平臺(tái)結(jié)構(gòu)慣量較小，更容易實(shí)現(xiàn)高頻響運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般的研究工作是將 Stewart 平臺(tái)應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)床或隔振平臺(tái)，如文獻(xiàn)[12]中提到的美國(guó) Ingersoll 公司展出了第一臺(tái)虛擬軸機(jī)床，如圖 1-1 所示。文獻(xiàn)[13]中提到 Mikromat 公司提供的基于 Stewart 平臺(tái)機(jī)構(gòu)的切削加工機(jī)床，如圖 1-2 所示。文獻(xiàn)[14,15,16]中提到將 Stewart 平臺(tái)應(yīng)用于振動(dòng)隔離平臺(tái)，但這些工作是在低頻環(huán)境下進(jìn)行的，沒(méi)有對(duì)高頻運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)加以研究。本課題的研究方向是將 Stewart 平臺(tái)應(yīng)用在超高頻響高精度的角位置伺服系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)聯(lián)合三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)與Stewart 平臺(tái)，分別實(shí)現(xiàn)低頻大振幅姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和高頻小振幅姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成復(fù)合軸運(yùn)動(dòng)形式[17]。傳統(tǒng)的研究方式是默認(rèn)平臺(tái)底座固定在慣性空間中，以上平臺(tái)中心點(diǎn)為研究對(duì)象[18]，而在本課題中，由于平臺(tái)底座固定在三軸轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)環(huán)上，因此需要以上平臺(tái)繞慣性空間定點(diǎn)做伺服運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)研究 Stewart 平臺(tái)系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文入指令，由永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)臺(tái)體及負(fù)載。而高頻信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)指令分解階段，通過(guò)位姿解算算法連桿通道的位置指令信號(hào)。通過(guò)六個(gè)直線電機(jī)的臺(tái)及待測(cè)設(shè)備的高頻角位置伺服運(yùn)動(dòng)。由圖 2-1 可平臺(tái)上，和待測(cè)裝置作為三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的負(fù)載安裝 平臺(tái)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了被試設(shè)備的高頻振動(dòng)和低頻關(guān)系如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]6-SPS Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真[J]. 張華明.  廣東化工. 2018(10)
[2]Stewart平臺(tái)位置反解研究[J]. 趙靜一,張榮兵,孫龍,郭銳,李文雷.  液壓與氣動(dòng). 2017(12)
[3]基于Stewart平臺(tái)的空間平面靜態(tài)位置檢測(cè)方法研究[J]. 周亮,馬訓(xùn)鳴,劉亞洲,王磊,崔建鑫,楊振宇.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(31)
[4]三自由飛行模擬器的動(dòng)力學(xué)分析與仿真[J]. 韓紅偉,黨淑雯,何法江.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2016(06)
[5]基于小波熵自適應(yīng)最佳分解層數(shù)確定算法[J]. 崔治,李加升.  儀表技術(shù)與傳感器. 2015(06)
[6]基于Stewart平臺(tái)的星上微振動(dòng)主動(dòng)隔離/抑制[J]. 李偉鵬,黃海,黃舟.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2015(04)
[7]Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真研究[J]. 杜平.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2012(04)
[8]信號(hào)分析中小波變換基函數(shù)選擇研究[J]. 晏強(qiáng),周冬梅.  電腦與電信. 2012(03)
[9]高頻響下音圈電機(jī)遲滯特性的建模與控制[J]. 王占軍,黨選舉,楊大磊.  計(jì)算機(jī)仿真. 2011(12)
[10]小波分析在地震資料處理中的運(yùn)用[J]. 汪超,吳磊.  科技資訊. 2011(03)

博士論文
[1]六自由度Stewart平臺(tái)分散智能控制研究[D]. 李晚龍.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[2]Stewart平臺(tái)位置正解構(gòu)型分岔及尺度綜合問(wèn)題的研究[D]. 陳華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[3]不確定系統(tǒng)的滑�？刂评碚摷皯�(yīng)用研究[D]. 瞿少成.華中科技大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于ESO的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)性能提升方法研究[D]. 吳金書.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于模型參考自適應(yīng)控制的轉(zhuǎn)臺(tái)控制技術(shù)研究[D]. 呂政軒.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2016
[3]六自由度Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與優(yōu)化[D]. 楊澤國(guó).中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2015
[4]航天器姿態(tài)控制干擾抑制及振動(dòng)隔離問(wèn)題研究[D]. 馬晶晶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]Stewart平臺(tái)隔振的主動(dòng)控制研究[D]. 王東煒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 曲展龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[7]高頻運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 李蓬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[8]氣動(dòng)六自由度并聯(lián)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與特性分析[D]. 王維.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[9]六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)研究[D]. 姚石磊.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[10]基于“PC+ADT卡”并聯(lián)平臺(tái)控制系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張星.江蘇科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3619486