發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 07:08

  本文關(guān)鍵詞：六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的典型運(yùn)動(dòng)模擬器，具有節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可控性等特點(diǎn)。并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器能夠在實(shí)驗(yàn)室中將船舶在海洋中搖擺的姿態(tài)模擬出來，可以將艦載武器和設(shè)備儀器放在船舶運(yùn)動(dòng)模擬器上進(jìn)行陸地實(shí)驗(yàn)，，減少海上實(shí)驗(yàn)次數(shù)，從而降低實(shí)驗(yàn)成本和研究周期。因此對(duì)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。 針對(duì)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的多樣化而帶來的設(shè)計(jì)復(fù)雜性問題，本文采用模塊化設(shè)計(jì)的Stewart結(jié)構(gòu)與基于EMC2控制器的開放式控制系統(tǒng)相結(jié)合的方案，并根據(jù)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 第一，對(duì)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，運(yùn)用歐拉角坐標(biāo)變換法建立了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆解數(shù)學(xué)模型，描述了并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的動(dòng)平臺(tái)、伸縮桿、定平臺(tái)之間的空間位置關(guān)系；采用數(shù)值分析法和Matlab仿真軟件，求解出并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的工作空間。 第二，利用模塊化設(shè)計(jì)的思想和對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果分別設(shè)計(jì)動(dòng)平臺(tái)模塊、固定平臺(tái)模塊和伸縮桿模塊，根據(jù)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì)指標(biāo)和實(shí)際情況設(shè)計(jì)出了符合本方案的球鉸鏈、萬向鉸鏈以及具有模塊化特色的電動(dòng)伺服缸，并利用UG三維軟件建立了并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的三維模型。 第三，運(yùn)用頻域分析法和時(shí)域分析法得到海浪運(yùn)動(dòng)與船舶運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)函數(shù)以及船舶在不規(guī)則波中的搖蕩運(yùn)動(dòng)方程，并通過實(shí)例計(jì)算得到100t以下的船舶在我國沿海地區(qū)6級(jí)海況航行時(shí)t=0~180s內(nèi)橫搖、縱搖以及垂蕩的運(yùn)動(dòng)樣本。 第四，六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)所求得的逆解數(shù)學(xué)模型，利用C語言編寫EMC2控制器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊；針對(duì)并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的具體結(jié)構(gòu)對(duì)EMC2控制器的INI、HAL等相關(guān)文件進(jìn)行配置；利用G代碼編寫船舶在海浪里的運(yùn)動(dòng)樣本的程序，并在設(shè)計(jì)好的EMC2控制系統(tǒng)里進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制仿真；最后利用EMC2控制器成功地控制了三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)模型的動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)機(jī)構(gòu) 船舶運(yùn)動(dòng)模擬器 模塊化設(shè)計(jì) 船舶運(yùn)動(dòng)規(guī)律 EMC2控制器
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U666.158
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景和現(xiàn)實(shí)意義13-14
• 1.2 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的研究狀況14-18
• 1.2.1 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的理論研究狀況16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析19-31
• 2.1 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算19-20
• 2.2 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的位置分析20-25
• 2.2.1 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的坐標(biāo)系建立20-23
• 2.2.2 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的位姿描述23
• 2.2.3 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的位置反解23-25
• 2.3 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的雅克比矩陣分析25-26
• 2.4 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的工作空間分析26-30
• 2.4.1 工作空間的影響因素26-28
• 2.4.2 工作空間的求解28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-42
• 3.1 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的總體方案設(shè)計(jì)31-32
• 3.2 鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.1 球鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-33
• 3.2.2 萬向鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 伸縮桿模塊的設(shè)計(jì)34-40
• 3.3.1 伸縮桿模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.2 伸縮桿模塊的標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算和選型35-40
• 3.4 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的三維模型40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 船舶在海浪中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究42-55
• 4.1 海浪運(yùn)動(dòng)描述42-44
• 4.2 船舶在海浪中的搖蕩運(yùn)動(dòng)方程的建立44-49
• 4.2.1 船舶在海浪中的運(yùn)動(dòng)描述44-45
• 4.2.2 船舶在海浪中的頻率響應(yīng)函數(shù)求解45-47
• 4.2.3 船舶在不規(guī)則波浪中的搖蕩運(yùn)動(dòng)分析47-49
• 4.3 船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)計(jì)算49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-75
• 5.1 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的控制方案55-57
• 5.2 基于 EMC2 的控制系統(tǒng)57-59
• 5.2.1 EMC2 控制器的特點(diǎn)57
• 5.2.2 EMC2 控制軟件架構(gòu)57-59
• 5.3 EMC2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)59-68
• 5.3.1 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)59-61
• 5.3.2 EMC2 控制軟件的配置文件61-64
• 5.3.3 EMC2 控制器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊設(shè)計(jì)64-68
• 5.4 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證68-74
• 5.4.1 并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器在 EMC2 控制軟件里的運(yùn)動(dòng)仿真68-71
• 5.4.2 EMC2 控制軟件的仿真驗(yàn)證71-72
• 5.4.3 EMC2 控制器的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 致謝81-82
• 詳細(xì)摘要82-86

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：六自由度并聯(lián)船舶運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：359107