超高頻運動仿真系統(tǒng)是一種高頻響角位置伺服系統(tǒng),其核心裝置是六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Stewart平臺）。為模擬飛行器高速運行時的氣動伺服彈性運動,需對Stewart平臺系統(tǒng)特性、高頻指令預(yù)處理及解算、高頻響伺服系統(tǒng)設(shè)計問題進(jìn)行深入分析和研究。本文以飛行器氣動伺服彈性運動模擬為研究背景,對Stewart平臺動態(tài)特性進(jìn)行深入分析,并對高頻響控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真試驗應(yīng)用問題開展研究。首先,基于Newton-Euler方法對Stewart平臺進(jìn)行動力學(xué)建模,分析各連桿通道的負(fù)載時變特性;根據(jù)直線電機(jī)工作原理,建立其線性模型,并考慮高頻工況下飽和非線性因素,完善被控對象模型;同時,基于Stewart平臺置于三軸仿真轉(zhuǎn)臺內(nèi)框架上,構(gòu)成復(fù)合運動模擬,分析動基座下直線電機(jī)輸出力的擾動因素。其次,針對仿真試驗中慣性單元輸出的指令信號頻譜特性,基于小波包變換方法,研究最優(yōu)分解重構(gòu)信號處理方法,實現(xiàn)對高頻振動信號的分頻處理;同時采用分散控制方法,分析Stewart平臺的正、反運動學(xué)特性,研究位姿指令的解算方法,并基于慣性空間定點,開展位姿反解優(yōu)化算法研究。再次,針對直線電機(jī)的飽和非線性特性及負(fù)載時變特性,開展基于L... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國Ingersoll公司并聯(lián)機(jī)床

定位精度 2’’，但系統(tǒng)頻響不超過 50Hz。文獻(xiàn)[10]中提出美國正在研制一種基于Stewart 平臺的高頻響飛行模擬器，要求系統(tǒng)頻響達(dá)到 1000Hz，遠(yuǎn)高于一般仿真轉(zhuǎn)臺的 50Hz 上限，可目前還在理論研究階段，沒有研制出實物樣機(jī)。Stewart 平臺作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具有承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)剛度大、定位精度高等優(yōu)點11]。通過六個驅(qū)動支桿共同支撐臺體及負(fù)載，實現(xiàn)六自由度位置姿態(tài)的變化。由于Stewart 平臺結(jié)構(gòu)慣量較小，更容易實現(xiàn)高頻響運動伺服系統(tǒng)的設(shè)計。一般的研究工作是將 Stewart 平臺應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)床或隔振平臺，如文獻(xiàn)[12]中提到的美國 Ingersoll 公司展出了第一臺虛擬軸機(jī)床，如圖 1-1 所示。文獻(xiàn)[13]中提到 Mikromat 公司提供的基于 Stewart 平臺機(jī)構(gòu)的切削加工機(jī)床，如圖 1-2 所示。文獻(xiàn)[14,15,16]中提到將 Stewart 平臺應(yīng)用于振動隔離平臺，但這些工作是在低頻環(huán)境下進(jìn)行的，沒有對高頻運動仿真技術(shù)加以研究。本課題的研究方向是將 Stewart 平臺應(yīng)用在超高頻響高精度的角位置伺服系統(tǒng)當(dāng)中，通過聯(lián)合三軸仿真轉(zhuǎn)臺與Stewart 平臺，分別實現(xiàn)低頻大振幅姿態(tài)運動和高頻小振幅姿態(tài)運動，構(gòu)成復(fù)合軸運動形式[17]。傳統(tǒng)的研究方式是默認(rèn)平臺底座固定在慣性空間中，以上平臺中心點為研究對象[18]，而在本課題中，由于平臺底座固定在三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)上，因此需要以上平臺繞慣性空間定點做伺服運動的方式來研究 Stewart 平臺系統(tǒng)的相關(guān)問題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文入指令，由永磁同步電機(jī)驅(qū)動臺體及負(fù)載。而高頻信號，需要經(jīng)過指令分解階段，通過位姿解算算法連桿通道的位置指令信號。通過六個直線電機(jī)的臺及待測設(shè)備的高頻角位置伺服運動。由圖 2-1 可平臺上，和待測裝置作為三軸仿真轉(zhuǎn)臺的負(fù)載安裝 平臺的聯(lián)合運動實現(xiàn)了被試設(shè)備的高頻振動和低頻關(guān)系如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3619486