【摘要】：飛行模擬器是一種培養(yǎng)飛行員的機(jī)電設(shè)備,能夠最大程度地再現(xiàn)飛機(jī)在實(shí)際環(huán)境中的飛行狀態(tài)。由于其成本低、安全可靠、使用靈活等優(yōu)點(diǎn),所以被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用于培訓(xùn)飛行員以及研究飛機(jī)。飛行模擬器通常采用精度高、剛度好、承載能力大的六自由度Stewart平臺(tái),但其運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小,因此需要利用洗出算法將飛機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為六自由度Stewart平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)的信號(hào)。本文研究?jī)?nèi)容主要包括平臺(tái)的設(shè)計(jì)及其控制策略的研究:首先,根據(jù)六自由度Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),定義結(jié)構(gòu)參數(shù),建立合適的坐標(biāo)系,推導(dǎo)支腿位置、速度的反解方程,建立整體的動(dòng)力學(xué)方程,并分析平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)故障的特殊位置。其次,根據(jù)六自由度Stewart平臺(tái)模型的外觀、尺寸、精度、整體的受力狀態(tài)等情況建立上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、六個(gè)上鉸鏈、六個(gè)電動(dòng)缸支腿、六個(gè)下鉸鏈及下固定平臺(tái)的三維模型,并完成平臺(tái)的整體裝配任務(wù)。三維幾何模型建立完成后導(dǎo)入Adams中進(jìn)行了參數(shù)的設(shè)定及模型的驗(yàn)證,對(duì)平臺(tái)進(jìn)行初步的優(yōu)化,并分析平臺(tái)平移及旋轉(zhuǎn)的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。再次,按照六自由度Stewart平臺(tái)技術(shù)參數(shù)要求對(duì)三維模型多次優(yōu)化并選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)六自由度Stewart平臺(tái)Adams仿真結(jié)果,初步設(shè)計(jì)平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu),主要包括上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、六個(gè)上鉸鏈、六個(gè)電動(dòng)缸支腿、六個(gè)下鉸鏈及下固定平臺(tái)。根據(jù)六自由度Stewart平臺(tái)設(shè)計(jì)的一般原則確定機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全性、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安全性、控制系統(tǒng)硬件安全性、控制系統(tǒng)軟件安全性等幾個(gè)方面的故障處理與保護(hù)措施。最后,在經(jīng)典洗出算法的基礎(chǔ)上,利用MATLAB/Simulink模塊建立一種改進(jìn)的洗出算法的模型,提高平臺(tái)的安全性,保證平臺(tái)模擬時(shí)不超過(guò)其有限的運(yùn)動(dòng)空間。根據(jù)輸入的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào),分析經(jīng)過(guò)洗出算法后平臺(tái)姿態(tài)、位置的變化情況,驗(yàn)證改進(jìn)后的洗出算法的合理性。
【圖文】：

圖 1-1 球面機(jī)構(gòu) 圖 1-2 噴涂作業(yè)機(jī)器人Fig.1-1 Spherical mechanism Fig.1-2 Spray painting machine1947 年，英國(guó)鄧祿普橡膠公司的 Gough 博士提出一種能夠進(jìn)行定位的并聯(lián)機(jī)構(gòu)[7]，并將其用于輪胎磨損和裂紋檢測(cè)。八年后，他建造了 Gough-Stewart原型樣機(jī)，該裝置運(yùn)行了長(zhǎng)達(dá) 45 年的時(shí)間。澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授 Hunt 提出將 Stewart 并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人[8]，并分析了機(jī)構(gòu)的奇異特性。20 世紀(jì) 80 年代，國(guó)外越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究并聯(lián)機(jī)器人，并相繼出現(xiàn)了 Angeles、Fenton、Gosselin、Kumar、Lee、Merlet、Warldron 等代表性人物，也使得并聯(lián)機(jī)器人的研究取得了巨大進(jìn)步，并開(kāi)始逐漸應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、微動(dòng)機(jī)構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域。美國(guó) Ingersoll 公司采用標(biāo)準(zhǔn) Stewart 平臺(tái)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)了 VOH-1000 五軸成型中心(圖 1-3)，其最大速度 0.5m/s，精度能夠達(dá)到 20um。法國(guó) INRIA 公司采用

圖 1-1 球面機(jī)構(gòu) 圖 1-2 噴涂作業(yè)機(jī)器人Fig.1-1 Spherical mechanism Fig.1-2 Spray painting machine1947 年，英國(guó)鄧祿普橡膠公司的 Gough 博士提出一種能夠進(jìn)行定位的并聯(lián)機(jī)構(gòu)[7]，并將其用于輪胎磨損和裂紋檢測(cè)。八年后，他建造了 Gough-Stewart原型樣機(jī)，該裝置運(yùn)行了長(zhǎng)達(dá) 45 年的時(shí)間。澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授 Hunt 提出將 Stewart 并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人[8]，并分析了機(jī)構(gòu)的奇異特性。20 世紀(jì) 80 年代，國(guó)外越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究并聯(lián)機(jī)器人，并相繼出現(xiàn)了 Angeles、Fenton、Gosselin、Kumar、Lee、Merlet、Warldron 等代表性人物，也使得并聯(lián)機(jī)器人的研究取得了巨大進(jìn)步，并開(kāi)始逐漸應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、微動(dòng)機(jī)構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域。美國(guó) Ingersoll 公司采用標(biāo)準(zhǔn) Stewart 平臺(tái)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)了 VOH-1000 五軸成型中心(圖 1-3)，其最大速度 0.5m/s，精度能夠達(dá)到 20um。法國(guó) INRIA 公司采用
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V216.8

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本文編號(hào)：2670317