【摘要】：繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)是一種新型的風洞試驗支撐系統(tǒng),該系統(tǒng)具有工作空間大、對飛機模型流場干擾小、支撐剛度大等優(yōu)點而受到了廣泛地關注。本文針對該機構進行了深入的運動學與動力學分析,根據(jù)不同影響因素,分別設計了控制方案,并進行穩(wěn)定性分析與仿真驗證。本文具體工作和研究成果如下:首先,針對繩牽引并聯(lián)系統(tǒng)進行了運動學與動力學分析。通過運動學逆解分析得到了繩長與飛機模型位姿的關系,根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)動力學模型及飛機的動力學模型得到全系統(tǒng)的動力學模型�；谶\動學模型,將視覺伺服的方法應用于繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng),在控制過程中通過視覺系統(tǒng)測量模型位姿,設計一種新的控制律對跟蹤誤差進行指數(shù)形式的衰減,并對該方法進行了仿真分析與實驗驗證。其次,對繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)進行了滑�？刂破鞯脑O計,搭建了系統(tǒng)的SIMULINK仿真框圖,分別對非奇異終端滑模控制及連續(xù)非奇異終端滑�？刂圃诶K牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的可行性進行了對比分析,選取了基于力矩控制的連續(xù)非奇異終端滑模控制器。針對飛機模型不同的運動軌跡進行了運動控制仿真分析。在此基礎上,分析了滑�？刂破鲄�(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。再者,考慮氣動力與繩彈性的影響,分別對繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)在低速風洞試驗所受到的外界干擾和不確定性進行了分析。在控制律中對氣動力進行自適應補償,設計了自適應終端滑�？刂破�,并以俯仰運動為例進行運動控制仿真�？紤]繩彈性變形對飛機模型控制的影響,基于奇異攝動理論,對系統(tǒng)動力學模型進行了重建,設計了一種補償繩彈性變形的控制器,并進行了運動控制仿真。最后,為實現(xiàn)繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)力位混合控制,選取了罰函數(shù)法來進行繩拉力的優(yōu)化分布計算。分析三種優(yōu)化目標方法,最終選取以張力方差為優(yōu)化目標的方法。結合滑�？刂萍袄K拉力優(yōu)化分布方法,對繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)力位控制方案進行了設計,以俯仰運動為例進行控制仿真,得到力矩、拉力的變化曲線。本文的研究實現(xiàn)了繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的運動學、動力學以及力位混合控制的仿真分析,為繩牽引并聯(lián)支撐系統(tǒng)的進一步發(fā)展應用奠定了堅實的基礎。
【圖文】：

圖２－１邋ＷＤＰＲ樣機實物圖逡逑本課題組根據(jù)風洞試驗數(shù)據(jù)測量的需要，構建了一臺由八根繩牽引的ＷＤＰＲ逡逑支撐系統(tǒng)樣機（如圖２－１所示），，該支撐系統(tǒng)可實現(xiàn)對飛機模型三個平動方向與逡逑三個轉動方向的六自由度運動控制。整個系統(tǒng)由機架、牽引繩、運動控制系統(tǒng)、逡逑執(zhí)行系統(tǒng)和測量系統(tǒng)等組成。其中，工控機型號為研華６１０Ｈ，運動控制卡為逡逑ＰＭＡＣＣＨｐｐｅｒ運動控制卡，伺服驅(qū)動器型號為安川ＳＧＤＶ－１Ｒ６Ａ０１Ａ；執(zhí)行系統(tǒng)逡逑主要包括伺服電機，其中伺服電機型號為安川ＳＧＭＪＶ－０２ＡＤＤ６Ｓ，飛行器模型采逡逑用ＳＤＭ標模；測量系統(tǒng)主要包括拉力傳感器和紅外相機。逡逑為實現(xiàn)飛機模型的姿態(tài)控制，須對系統(tǒng)進行運動學和動力學建模，在建模過逡逑１０逡逑

如圖２－６所示，視覺測量系統(tǒng)由工控機、１３９４采集卡、攝像機、紅外光源等逡逑。在開始使用視覺測量系統(tǒng)前，需對空間的原點中心進行確認，因此須使用逡逑板對進行標定。飛機模型上刻有六個熒光特征點，當紅外光源照射在特征點逡逑，攝像機就可識別六個特征點的位置，通過視覺算法對六個特征點的解算得逡逑機模型的實際位姿，并實時記錄下來。逡逑運動學及動力學模型逡逑運用并聯(lián)機器人知識理論，結合ＷＤＰＲ原理樣機對系統(tǒng)進行運動學分析建逡逑分別對系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)和飛機模型進行了動力學分析，描述了系統(tǒng)動力學模逡逑系統(tǒng)運動學模型逡逑
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V211.74

【參考文獻】

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4 蘇宇;仇原鷹;王龍;杜敬利;;高速繩牽引并聯(lián)攝像機器人冗余驅(qū)動力優(yōu)化求解[J];西安電子科技大學學報;2014年02期

5 梅生偉;郭文濤;王瑩瑩;劉鋒;魏椺;;一類電力系統(tǒng)魯棒優(yōu)化問題的博弈模型及應用實例[J];中國電機工程學報;2013年19期

6 樊銳;劉大為;;一種鋼帶牽引并聯(lián)機構的機械結構設計[J];裝備制造技術;2012年08期

7 孫小勇;謝志江;蹇開林;張鈞;;6-PSS柔性并聯(lián)機器人動力學分析與仿真[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2012年07期

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9 孫丹;楊建剛;;基于局部DQ-RBF不可壓縮N-S方程的數(shù)值求解[J];計算力學學報;2011年02期

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本文編號：2619734