六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真研究
本文關(guān)鍵詞:六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真研究
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【摘要】:六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)模擬器由于其結(jié)構(gòu)剛度大、位置精度高、承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于航空航天、航海以及車載駕駛的模擬。隨著應(yīng)用的需求,平臺(tái)的平穩(wěn)運(yùn)行和控制精度的要求越來越高,而作為多輸入多輸出強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),對(duì)平臺(tái)的研究提出了更高要求。為了滿足市場(chǎng)的需求,加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,本文在平臺(tái)的機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)上提出平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案,利用ADAMS建立平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和AMESim建立液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)模型,并實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真,最后對(duì)搭建的平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。論文的主要內(nèi)容如下:第一章,首先論述了本課題相關(guān)方面的研究背景,然后介紹了六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)有平臺(tái)中存在的主要問題;最后概述了課題的研究目的和意義,明確了課題的研究方向。第二章,對(duì)六自由度的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析,對(duì)平臺(tái)和活塞桿之間的位移、速度、加速度和驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了詳細(xì)地推導(dǎo),并用LabVIEW軟件對(duì)平臺(tái)的機(jī)構(gòu)學(xué)模型進(jìn)行了程序編寫。第三章,分析了平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平臺(tái)各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響,采用分段組合的方法對(duì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并利用MATLAB軟件編寫優(yōu)化程序。第四章,利用ADAMS建立平臺(tái)的參數(shù)化模型,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,驗(yàn)證其正確性。利用AMESim建立平臺(tái)的液壓伺服系統(tǒng)模型,通過仿真分析,平臺(tái)的液壓缸較好地實(shí)現(xiàn)位移控制。最后通過ADAMS和AMESIM的接口連接,實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。第五章,完成了平臺(tái)的搭建和實(shí)驗(yàn)研究。首先完成了平臺(tái)機(jī)械、液壓以及電控系統(tǒng)的搭建工作,對(duì)平臺(tái)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,分析平臺(tái)運(yùn)動(dòng)中存在的問題,并對(duì)其改進(jìn)。第六章,最后對(duì)課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié),闡述了平臺(tái)存在的不足,并對(duì)下一步研究工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】:六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ADAMS建模 AMESim建模
【學(xué)位授予單位】:浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TH137;TP273
【目錄】:
- 致謝4-5
- 摘要5-6
- Abstract6-15
- 第1章 緒論15-29
- 1.1 課題背景15-17
- 1.1.1 六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介16-17
- 1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀17-25
- 1.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)國(guó)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀17-20
- 1.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀20-23
- 1.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用23-25
- 1.3 課題的研究目的及意義25-27
- 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容27-28
- 1.5 本章小結(jié)28-29
- 第2章 六自由度平臺(tái)的機(jī)構(gòu)學(xué)分析29-43
- 2.1 平臺(tái)的自由度計(jì)算29
- 2.2 平臺(tái)的位置逆解29-32
- 2.2.1 坐標(biāo)系建立及位姿角定義30-31
- 2.2.2 各液壓缸伸縮量31-32
- 2.3 平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-34
- 2.3.1 速度分析32-34
- 2.3.2 加速度分析34
- 2.4 平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)分析34-40
- 2.4.1 上平臺(tái)的質(zhì)量陣、哥式項(xiàng)系數(shù)矩陣和重力項(xiàng)35-37
- 2.4.2 各液壓缸組件的質(zhì)量陣、哥式項(xiàng)系數(shù)矩陣和重力項(xiàng)37-40
- 2.5 基于LabVIEW的機(jī)構(gòu)學(xué)程序編寫40-41
- 2.6 本章小結(jié)41-43
- 第3章 六自由度平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化43-58
- 3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平臺(tái)各性能指標(biāo)的影響43-50
- 3.1.1 各參數(shù)對(duì)可控性影響分析44-47
- 3.1.2 各參數(shù)對(duì)液壓缸行程的影響47-48
- 3.1.3 各參數(shù)對(duì)各液壓缸驅(qū)動(dòng)力的影響48-50
- 3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法50-57
- 3.2.1 平臺(tái)的研究目的指標(biāo)52
- 3.2.2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算52-53
- 3.2.3 液壓系統(tǒng)的平均流量計(jì)算53-54
- 3.2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化過程及結(jié)果54-57
- 3.3 本章小結(jié)57-58
- 第4章 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)虛擬樣機(jī)建模58-85
- 4.1 ADAMS的參數(shù)化建模及動(dòng)態(tài)分析58-71
- 4.1.1 平臺(tái)的參數(shù)化建模58-60
- 4.1.2 平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證與分析60-62
- 4.1.3 平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)驗(yàn)證與分析62-64
- 4.1.4 活塞桿強(qiáng)度及彎曲穩(wěn)定性校核64-71
- 4.2 平臺(tái)液壓伺服系統(tǒng)建模及仿真分析71-79
- 4.3 平臺(tái)基于ADAMS與AMESim的聯(lián)合仿真79-84
- 4.3.1 AMESim和ADAMS的接口實(shí)現(xiàn)79-81
- 4.3.2 聯(lián)合仿真的建立81-84
- 4.4 本章小結(jié)84-85
- 第5章 雙六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)的搭建及實(shí)驗(yàn)研究85-102
- 5.1 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)液壓系統(tǒng)的搭建86-90
- 5.1.1 泵站的選型86-89
- 5.1.2 伺服閥的選型89-90
- 5.1.3 位移傳感器的選用90
- 5.2 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)電控系統(tǒng)的搭建90-93
- 5.2.1 泵站電控系統(tǒng)91-92
- 5.2.2 電液控制系統(tǒng)92-93
- 5.3 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)試驗(yàn)研究93-100
- 5.3.1 系統(tǒng)的外形檢查及坐標(biāo)定位93-94
- 5.3.2 靜態(tài)性能測(cè)試94-95
- 5.3.3 同步性測(cè)試95-98
- 5.3.4 動(dòng)態(tài)性能測(cè)試98-100
- 5.4 本章小結(jié)100-102
- 第6章 總結(jié)和展望102-105
- 6.1 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研究結(jié)果總結(jié)102-103
- 6.2 六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研究展望103-105
- 參考文獻(xiàn)105-110
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,本文編號(hào):600321
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