【摘要】： 搖擺試驗(yàn)臺(tái)可以模擬各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài),在飛行模擬器、船舶運(yùn)動(dòng)模擬器、坦克模擬器和地震模擬器等領(lǐng)域有十分重要的應(yīng)用。目前已有的試驗(yàn)臺(tái)在精度和帶載能力上還不能完全滿足實(shí)際的需要,并且因采用液壓驅(qū)動(dòng)方式,維護(hù)成本高、容易產(chǎn)生污染。本文研究設(shè)計(jì)了一種新型的搖擺臺(tái)系統(tǒng),采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、半閉環(huán)和全閉環(huán)組合控制的方式,滿足了靜態(tài)定位精度高、連續(xù)搖擺運(yùn)動(dòng)平滑和高帶載能力的要求。 本文首先對(duì)搖擺臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。利用先進(jìn)的約束螺旋理論消除虛約束的影響并對(duì)搖擺臺(tái)進(jìn)行了自由度分析。數(shù)字仿真驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論分析的正確性。隨后,論文對(duì)搖擺臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,求得了位置逆解的解析表達(dá)式。同時(shí)還討論了特定輸入條件下的運(yùn)動(dòng)正解。分析結(jié)果表明,在合適的電動(dòng)缸伸縮量條件下,搖擺臺(tái)運(yùn)動(dòng)正解也是唯一的,確保了搖擺臺(tái)位置控制的準(zhǔn)確性和唯一性。 本研究利用運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服電缸和高精度光電編碼器構(gòu)建了半閉環(huán)和全閉環(huán)組合控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)模式下的控制方案,并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中的零速啟動(dòng)。 在簡(jiǎn)要介紹運(yùn)動(dòng)控制卡開發(fā)環(huán)境后,給出了兩種運(yùn)動(dòng)模式的軟件實(shí)現(xiàn)方案。為方便用戶操作和監(jiān)控?fù)u擺臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況,通過(guò)利用運(yùn)動(dòng)控制卡和數(shù)字I/O卡控件,利用VB.NET設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)顯示及監(jiān)控軟件,界面方便、友好。 最后在不同的運(yùn)動(dòng)模式下,對(duì)系統(tǒng)的定位精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,搖擺臺(tái)靜態(tài)定位誤差可達(dá)到15角秒。通過(guò)誤差補(bǔ)償,雙軸正弦搖擺運(yùn)動(dòng)的失真度小于5%。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：V216.8;TP337
【圖文】：

圖 1-1 串聯(lián)式搖擺試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 1-1 所示，負(fù)載放在內(nèi)框之上，內(nèi)框可繞 做士 20°搖擺，外框可繞 Z 軸做 15°搖擺，和艏搖的運(yùn)動(dòng)。整個(gè)臺(tái)體采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，使增量式編碼器進(jìn)行位置反饋，內(nèi)框和中框的內(nèi)框及中框的定位，外框采用一個(gè)接近開關(guān)定

圖 1-1 串聯(lián)式搖擺試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 所示，負(fù)載放在內(nèi)框之上，內(nèi)框可繞 X Y 軸做士 20°搖擺，外框可繞 Z 軸做 15°搖擺，分、縱搖和艏搖的運(yùn)動(dòng)。整個(gè)臺(tái)體采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，使用，采用增量式編碼器進(jìn)行位置反饋，內(nèi)框和中框的軸實(shí)現(xiàn)內(nèi)框及中框的定位，外框采用一個(gè)接近開關(guān)定位[24]

飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員的 6-SPS 六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力大、剛度好、精度高、無(wú)誤差積累、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-3 所示。圖 1-3 6-SPS 并聯(lián)式試驗(yàn)臺(tái)從圖1-3中我們可以看出，6-SPS并聯(lián)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)由一個(gè)固定平臺(tái)、一個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(兩個(gè)平臺(tái)可根據(jù)需要固定其中的任意一個(gè))以及六個(gè)可伸縮支撐桿組成，該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)都是六邊形，并以 6 個(gè)移動(dòng)副作為輸入，這種機(jī)構(gòu)又稱為Stewart 平臺(tái)，最先應(yīng)用于 6 自由度的飛行模擬器，近年作為大剛度、高精度的并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，吸引了許多學(xué)者的興趣。若將上下平臺(tái)的球面副以復(fù)合球面副取代

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 湯偉文;;激光測(cè)距器在立體倉(cāng)庫(kù)穿梭車定位控制中的應(yīng)用[J];機(jī)電工程技術(shù);2011年06期

2 劉星;;輸出10kV的精密直流高壓源設(shè)計(jì)[J];儀器儀表用戶;2011年04期

3 劉卓鴻;;基于變頻器PID控制下負(fù)載量對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響分析[J];科技傳播;2011年17期

4 強(qiáng)明輝;孫樹鑫;張曉森;;離心壓縮機(jī)防喘振智能控制系統(tǒng)研究[J];電氣自動(dòng)化;2011年04期

5 姜宇鵬;肖棋文;陳越惠;;基于51單片機(jī)的數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2011年12期

6 王紅睿;王玉鵬;方偉;;智能雙模式太陽(yáng)跟蹤器[J];光學(xué)精密工程;2011年07期

7 于丙強(qiáng);楊利坡;李志明;丁棟;張傳勝;;嵌入式DSP冷軋帶鋼板形信號(hào)處理系統(tǒng)研制[J];測(cè)控技術(shù);2011年08期

8 張燕賓;;燕賓課堂 小孫學(xué)變頻 第五章 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用(四)[J];變頻器世界;2011年06期

9 馮全;趙迪;黃新躍;張志華;王亮;張燕明;;一個(gè)高溫持久/蠕變測(cè)控溫及試驗(yàn)管理系統(tǒng)[J];材料工程;2011年07期

10 紀(jì)明霞;陳世夏;;機(jī)載ATS閉環(huán)計(jì)量保障模式探討[J];計(jì)測(cè)技術(shù);2011年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 姚舜;蘆鳳桂;李少青;張毓新;;閉環(huán)控制真空電子束釬焊薄壁毛細(xì)管[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2005年

2 周宏志;唐一平;李滌塵;盧秉恒;;基于RP技術(shù)的快速鋼模制造閉環(huán)精度研究[A];特種加工技術(shù)——2001年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第九屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

3 張凱鋒;戴先中;張騰;陸翔;;非線性系統(tǒng)線性化解耦控制的閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)[A];第11屆全國(guó)電氣自動(dòng)化電控系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

4 樊體峰;丁恩杰;譚得健;郭艾東;孟祥軍;;礦用乳化液泵站自動(dòng)配比智能系統(tǒng)的研制[A];第十屆全國(guó)煤礦自動(dòng)化學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

5 張效平;;實(shí)施電動(dòng)機(jī)負(fù)載試驗(yàn)可行性分析[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

6 梁雪軍;王麗娜;張東信;吳瓊;;移動(dòng)采光頂自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C];2008年

7 梁雪軍;王麗娜;張東信;吳瓊;;移動(dòng)采光頂自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[A];2008全國(guó)第十三屆自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

8 邢彤;龔國(guó)芳;楊華勇;;大閉環(huán)控制的盾構(gòu)刀盤液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[A];第五屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議暨2008年中國(guó)航空學(xué)會(huì)液壓與氣動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 郭東道;何選洲;;有滯后多變量過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];1992年中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1992年

10 倪保利;;電解鋁廠穩(wěn)流閉環(huán)控制分析與應(yīng)用[A];中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)——第二屆青年論壇學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 中國(guó)電信廣州研究院 沈建軍　劉大方 陳秀敏;陽(yáng)光評(píng)價(jià) 閉環(huán)控制[N];人民郵電;2011年

2 ;閉環(huán)控制 一票到底[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

3 曲希剛;ACOPOSmulti智能伺服驅(qū)動(dòng)器突出節(jié)能、緊湊及安全要求[N];中國(guó)紡織報(bào);2007年

4 記者 蘇煥琳;九江石化成品車間“三基”工作顯成效[N];中國(guó)石化報(bào);2006年

5 惲鴻;上海石化AspenTech聚合生產(chǎn)控制項(xiàng)目通過(guò)鑒定[N];中國(guó)石化報(bào);2007年

6 周宜豐;合鍛喜獲單筆最大合同[N];機(jī)電商報(bào);2005年

7 譚紹祥 譚漢杰;現(xiàn)代工業(yè)窯爐智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用[N];廣東建設(shè)報(bào);2005年

8 錢坤 秦念沙;以信息化建設(shè)提升整體競(jìng)爭(zhēng)力[N];中國(guó)石油報(bào);2005年

9 陳國(guó)真;躋身全國(guó)研制數(shù)字化高精設(shè)備大型企業(yè)[N];中國(guó)紡織報(bào);2006年

10 趙偉;廣州本田：踐行世界最高質(zhì)量的承諾[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 范尊強(qiáng);新型壓電送料器的研究[D];吉林大學(xué);2008年

2 高偉;隨機(jī)、智能結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析與主動(dòng)控制研究[D];西安電子科技大學(xué);2003年

3 沈傳亮;壓電型直動(dòng)式電液伺服閥的基本理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2006年

4 張宏壯;壓電雙晶片型二自由度慣性沖擊式精密驅(qū)動(dòng)器理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2006年

5 陳根余;聲光調(diào)Q Nd：YAG脈沖激光修整青銅金剛石砂輪機(jī)理及技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2006年

6 付澤民;高強(qiáng)度金屬板多道次漸進(jìn)折彎成形及回彈研究[D];華中科技大學(xué);2010年

7 邢彤;盾構(gòu)刀盤液壓驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2008年

8 劉瑞祥;用微粒過(guò)濾器和EGR同時(shí)降低柴油機(jī)微粒和NOx排放[D];大連理工大學(xué);2005年

9 吳衛(wèi)民;新型諧波抑制及相關(guān)技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2005年

10 雍愛霞;仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)用永磁球形步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)及控制策略[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉軍;高精度、重載荷三自由度搖擺臺(tái)的閉環(huán)控制設(shè)計(jì)與研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 呂振華;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)硬件的開發(fā)及其試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 仇紅奎;矩陣變換器在變速恒頻電源系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

4 王武暉;摩托車基于雙觸媒催化轉(zhuǎn)化器的閉環(huán)電控補(bǔ)氣達(dá)歐III的研究[D];天津大學(xué);2008年

5 王猛;基于6-HTT并聯(lián)機(jī)器人的螺旋錐齒輪齒頂?shù)菇窃O(shè)備研究[D];山東理工大學(xué);2009年

6 李文斌;基于蟻群算法和模糊推理的智能控制器及在仿生人工腿中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2004年

7 葉岑明;功率自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)研制[D];電子科技大學(xué);2005年

8 王學(xué)明;機(jī)車控制系統(tǒng)自動(dòng)化模式的研究[D];吉林大學(xué);2006年

9 萬(wàn)志華;洛氏硬度全自動(dòng)檢測(cè)方法的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

10 張穎;基于DSP的高速無(wú)刷直流電機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];東華大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2773799