本文關鍵詞：船舶模擬器六自由度平臺建模及控制算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船舶操縱模擬器通過模擬船舶在不同海況下的運動狀態(tài)實現(xiàn)對駕駛員的培訓。傳統(tǒng)的模擬器通過視景系統(tǒng)為人營造船舶在海面航行的運動感,而近年研發(fā)的船舶運動模擬器則為傳統(tǒng)的模擬器增加了運動平臺,通過平臺來模擬船舶在海面的運動,可用于對暈船病的研究和惡劣海況下的救助訓練等。本課題是基于船舶運動模擬器的液壓六自由度運動平臺展開的研究。本文在對船舶模擬器的發(fā)展,六自由度運動平臺的特點、建模方法及控制算法的研究基礎上,對六自由度運動平臺的運動學進行仔細的分析,推導了平臺運動學反解公式。針對平臺系統(tǒng)采用的非對稱閥控制非對稱缸的液壓伺服系統(tǒng)進行數(shù)學建模,得到了液壓動力機構的方框圖,并通過仿真和試驗對理論模型進行了驗證。本文采用聯(lián)合仿真的方法對六自由度運動平臺進行建模仿真。采用AMESim對液壓系統(tǒng)仿真建模,在液壓系統(tǒng)建模中參考伺服閥樣本曲線對所建模型參數(shù)進行修正。采用Virtual. Lab Motion對平臺機構動力學部分建模,建模過程中考慮各部件的慣性對系統(tǒng)的影響,與傳統(tǒng)的動力學數(shù)學建模方式相比該方案準確且簡單。采用Matlab/Simulink對運動學反解和液壓控制系統(tǒng)建模。然后通過軟件之間的接口將機械、液壓和控制系統(tǒng)三部分模型聯(lián)合,建立液壓并聯(lián)機構的通用仿真模型。最后,通過仿真模型與試驗結果的對比驗證了所建液壓六自由度平臺模型的正確性。在此基礎上,對比傳統(tǒng)PIID控制和動壓反饋算法,通過平臺的機電液一體化模型和試驗對控制策略進行比較,證明采用動壓反饋算法會較好的提高平臺的穩(wěn)定性與快速性。
【關鍵詞】：液壓六自由度平臺 聯(lián)合仿真 動壓反饋 船舶模擬器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U676.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 船舶操縱運動模擬器概述11-13
• 1.3 六自由度運動系統(tǒng)概述13-19
• 1.3.1 液壓六自由度運動系統(tǒng)的結構特點與分類13-16
• 1.3.2 六自由度運動系統(tǒng)的發(fā)展與應用16-17
• 1.3.3 液壓六自由度運動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀分析17-19
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 運動學分析21-29
• 2.1 坐標系及變換矩陣21-23
• 2.1.1 運動坐標系建立21-22
• 2.1.2 廣義坐標及變換矩陣22-23
• 2.2 平臺結構參數(shù)及鉸支點坐標的確定23-26
• 2.3 控制點的運動規(guī)律26-27
• 2.4 六自由度平臺位置反解27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 非對稱閥控液壓伺服系統(tǒng)建模及仿真29-40
• 3.1 單缸液壓伺服系統(tǒng)概述29-30
• 3.2 動力機構基本方程30-35
• 3.2.1 非對稱滑閥流量方程32-33
• 3.2.2 液壓缸連續(xù)性方程33-35
• 3.2.3 液壓缸和負載的力平衡方程35
• 3.3 動力機構方框圖及傳遞函數(shù)35-36
• 3.4 單缸建模仿真與試驗驗證36-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第4章 六自由度運動平臺機電液聯(lián)合仿真40-59
• 4.1 機電液一體化聯(lián)合仿真概述40-44
• 4.2 液壓系統(tǒng)建模44-49
• 4.2.1 伺服閥建模45-48
• 4.2.2 單缸液壓系統(tǒng)模型48-49
• 4.3 機構動力學模型49-51
• 4.3.1 模型的建立50
• 4.3.2 約束的添加50-51
• 4.4 運動學反解模塊控制模型51-54
• 4.5 一體化仿真模型及接口設置54-57
• 4.5.1 系統(tǒng)液壓模型及接口54-55
• 4.5.2 動力學模型及接口55-56
• 4.5.3 控制系統(tǒng)及接口56-57
• 4.6 仿真結果分析57-58
• 4.7 本章小結58-59
• 第5章 平臺仿真與試驗分析59-67
• 5.1 船舶模擬器液壓六自由度運動系統(tǒng)簡介59-61
• 5.2 聯(lián)合仿真與實際平臺運動學試驗驗證61-63
• 5.2.1 單液壓缸動態(tài)響應結果分析61
• 5.2.2 平臺動態(tài)響應結果分析61-63
• 5.3 PID控制算法與動壓反饋算法的對比63-66
• 5.4 本章小結66-67
• 結論67-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文72-73
• 致謝73

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：船舶模擬器六自由度平臺建模及控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：277118