【摘要】：本研究為了解決傳統(tǒng)飛行模擬器轉(zhuǎn)角有限的問題,采用了一種基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的新型飛行模擬器。其主要目的是充分利用混聯(lián)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角可以疊加,轉(zhuǎn)動空間不受位置空間的影響等優(yōu)點(diǎn),滿足新型飛行模擬器大姿態(tài)、大轉(zhuǎn)角的運(yùn)動要求。首先,根據(jù)六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度分配原則提出了多種新型六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu),采用了兩種新的混聯(lián)機(jī)構(gòu)作為新型飛行模擬器的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。然后,對飛行模擬器的運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,主要包括運(yùn)動學(xué)逆解、正解,速度和加速度分析,為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。接著,對飛行模擬器的工作性能進(jìn)行了分析。考察了動平臺在固定姿態(tài)下的位置空間和固定位置下的姿態(tài)空間,為飛行模擬器初始位姿的選取和路徑規(guī)劃提供了依據(jù)。利用速度雅可比矩陣的分析,得到了判定飛行模擬器運(yùn)動機(jī)構(gòu)奇異的數(shù)學(xué)判據(jù),分析了機(jī)構(gòu)的靈巧度和靜剛度,保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)動的安全可靠。之后又對飛行模擬器建立了動力學(xué)模型并對其進(jìn)行解算,得到了動力學(xué)的逆解表達(dá)式,克服了混聯(lián)機(jī)構(gòu)求解動力學(xué)的難點(diǎn)。通過matlab軟件得到了具體動作的動力學(xué)變化曲線,為后續(xù)路徑規(guī)劃提供了理論依據(jù)。最后,采用虛擬樣機(jī)和matlab的聯(lián)合仿真,通過單自由度的運(yùn)動驗(yàn)證了虛擬樣機(jī)建立的準(zhǔn)確性和正確性。對運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了真實(shí)飛機(jī)機(jī)動動作的仿真模擬,得到特定運(yùn)動狀態(tài)下驅(qū)動滑塊的位移曲線和動力學(xué)響應(yīng)曲線,驗(yàn)證了本課題研究的可行性的和正確性。
【圖文】：

紀(jì)的２０年代末開始，由于當(dāng)時(shí)的模擬水平較低，一般把飛行模擬器稱作飛行練習(xí)逡逑器［５］。早在１９２９年，美國發(fā)明家愛德華？林克就設(shè)計(jì)出了世界上第一臺機(jī)械氣動式逡逑的飛行練習(xí)器，被后人稱為林克機(jī)。早期的林克機(jī)如圖１－１所示。逡逑圖ｉ－ｉ林克飛行模擬器逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｌｉｎｋ邋ｆｌｉｇｈｔ邋ｓｉｍｕｌａｔｏｒ逡逑１９３４年美國陸軍航空隊(duì)購買了四套林克訓(xùn)練機(jī)，飛行模擬產(chǎn)業(yè)由此誕生。這逡逑種飛行練習(xí)器主要用來向飛行學(xué)員演示操作機(jī)構(gòu)對飛機(jī)飛行姿態(tài)的影響，用于訓(xùn)逡逑練飛行員的基本協(xié)調(diào)駕駛能力。第二次世界大戰(zhàn)開始后，戰(zhàn)斗機(jī)的快速發(fā)展極大地逡逑刺激了飛行模擬器的研發(fā)，由原來林克設(shè)計(jì)的簡單的機(jī)械練習(xí)器逐漸發(fā)展為具有逡逑較為復(fù)雜機(jī)械電氣裝置并能進(jìn)行粗略計(jì)算的飛行模擬器。飛行模擬器的應(yīng)用范圍逡逑也逐漸擴(kuò)大，不僅用于訓(xùn)練空軍飛行員，而且在民航和商業(yè)飛行訓(xùn)練中也得到了進(jìn)逡逑一步的應(yīng)用，從而訓(xùn)練出了不少飛行員。逡逑第二個(gè)階段，電子模擬階段，這是飛行模擬器發(fā)展的中級階段。上世紀(jì)四十年逡逑代初

飛行模擬器，在視景系統(tǒng)以及飛行員生理感受系統(tǒng)上均具有世界一流水平。加拿大逡逑在動態(tài)訓(xùn)練方面居于世界領(lǐng)先地位，加拿大航空電子設(shè)備公司（ＣａｎａｄｉａｎＡｖｉａｔｉｏｎ逡逑Ｅｌｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣＡＥ）公司己經(jīng)成為目前世界上最大的飛行模擬器生產(chǎn)廠商。如圖１－３逡逑所示為其最新研制生產(chǎn)的全任務(wù)飛行模擬器ＣＡＥ７０００Ｓ［７］。逡逑ＩＢｌｌＭＷＥ邋１逡逑圖１－３ＣＡＥ７０００Ｓ飛行模擬器［７］逡逑Ｆｉｇ．１－３邋ＣＡＥ７０００Ｓ邋ｆｌｉｇｈｔ邋ｓｉｍｕｌａｔｏｒ１７１逡逑它采用了六自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為運(yùn)動系統(tǒng)的基座，具有很強(qiáng)的運(yùn)動模擬功逡逑能。值得注意的是，ＣＡＥ７０００Ｓ采用了真正的電動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的液壓栗來進(jìn)行動逡逑力輸出，是全球第一套通過了Ｄ級認(rèn)證的電動型全任務(wù)飛行模擬器。除上述國家逡逑夕卜，，日本、德國和俄羅斯等在飛行模擬器的某些子系統(tǒng)研制方面也具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。逡逑從國外一些飛行模擬器的研制狀況可以看出，目前的飛行模擬器研制己經(jīng)高度專逡逑業(yè)化和商業(yè)化。如運(yùn)動系統(tǒng)、視景系統(tǒng)和仿真計(jì)算機(jī)等都有專門的公司進(jìn)行研制和逡逑生產(chǎn)。飛行模擬器的設(shè)計(jì)者主要是根據(jù)自己的任務(wù)特點(diǎn)合理選擇所需的硬件，設(shè)計(jì)逡逑相應(yīng)的軟件，最后進(jìn)行綜合調(diào)試。逡逑與國外相比
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V216.8

【參考文獻(xiàn)】

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1 沈惠平;趙海彬;鄧嘉鳴;孟慶梅;朱偉;楊廷力;;基于自由度分配和方位特征集的混聯(lián)機(jī)器人機(jī)型設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年23期

2 段艷賓;梁順攀;曾達(dá)幸;蔣俊香;趙永生;;6-PUS/UPU并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)及工作空間分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2011年03期

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本文編號：2673207