本文關(guān)鍵詞：能模擬錯(cuò)覺(jué)的四自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)模型的搭建及控制

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【摘要】：飛行錯(cuò)覺(jué)的研究一直是航空醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),隨著我國(guó)新一代戰(zhàn)機(jī)性能的大幅度提升,飛行空間障礙中的前庭錯(cuò)覺(jué)問(wèn)題也越來(lái)越突出。為了能模擬飛行錯(cuò)覺(jué),我們?cè)O(shè)計(jì)并搭建了一個(gè)四自由度的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)模型,測(cè)量了平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)參數(shù)及科里奧利加速度,為半規(guī)管模型的研究做準(zhǔn)備。 論文研究包括以下四個(gè)方面：四自由度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)模型的總體設(shè)計(jì)搭建；平臺(tái)的軟件控制及在建立平臺(tái)模型的基礎(chǔ)上穩(wěn)定性研究；平臺(tái)旋轉(zhuǎn)參數(shù)檢測(cè)及性能評(píng)價(jià)；旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)和科里奧利加速度實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析。 提出四自由度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案,并由設(shè)計(jì)指標(biāo)及平臺(tái)框架的力矩要求、角加速度要求及精度要求完成電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)的選型和下位機(jī)與電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)有幾個(gè)部分組成：電機(jī)及運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、上位機(jī)、下位機(jī)、電機(jī)控制器單元和平臺(tái)狀態(tài)檢測(cè)單元。利用下位機(jī)ARM的串口分別與電機(jī)控制器核心的MSP430F5418通訊,接收MSP430測(cè)量的速度信息和發(fā)送上位機(jī)的指令控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng),下位機(jī)的串口與上位機(jī)通訊,接收上位機(jī)的控制指令和發(fā)送測(cè)量單元的位置信息和控制器測(cè)量的電機(jī)速度信息。 對(duì)電機(jī)的不同控制方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,根據(jù)設(shè)計(jì)精度選擇合適的控制方式。使用壓頻轉(zhuǎn)換方式和PWM方式控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)指定角度,通過(guò)角位移傳感器測(cè)量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)精度。 利用LABVIEW編寫上位機(jī)控制界面,并通過(guò)控制命令字完成對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的零位調(diào)整、速度控制、角度控制和方向控制。通過(guò)增量式編碼器和限位傳感器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行速度檢測(cè)、位置檢測(cè)和位置限定,建立仿真模型和利用PID算法對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行速度控制。 利用角速度測(cè)量裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)模型進(jìn)行檢測(cè),評(píng)價(jià)其是否能達(dá)到半規(guī)管的閾值。使用平臺(tái)模擬旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)產(chǎn)生條件和科里奧利加速度,分析角速度傳感器數(shù)據(jù),評(píng)價(jià)平臺(tái)性能。
【關(guān)鍵詞】：錯(cuò)覺(jué)模擬 平臺(tái)模型 ARM 步進(jìn)電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R852.32;V216.8
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 課題的背景及研究意義13-14
• 1.2 空間定向障礙的研究現(xiàn)狀及錯(cuò)覺(jué)的分類14-17
• 1.3 高性能戰(zhàn)機(jī)面臨的錯(cuò)覺(jué)類型與事故預(yù)防17-23
• 1.3.1 人體感覺(jué)通道與三類飛行錯(cuò)覺(jué)18-21
• 1.3.2 錯(cuò)覺(jué)事故的預(yù)防21-23
• 1.4 錯(cuò)覺(jué)模擬器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀23-26
• 1.4.1 國(guó)內(nèi)錯(cuò)覺(jué)模擬裝置研究情況23-25
• 1.4.2 國(guó)外錯(cuò)覺(jué)模擬裝置情況25-26
• 1.5 論文的研究目的及內(nèi)容26-29
• 1.5.1 建立系統(tǒng)框架26
• 1.5.2 建立的模擬兩種錯(cuò)覺(jué)系統(tǒng)框架26-27
• 1.5.3 本文主要研究工作27-29
• 第二章 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)模型框架構(gòu)建29-39
• 2.1 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)29-30
• 2.1.1 旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)模擬參數(shù)30
• 2.1.2 科里奧利加速度模擬參數(shù)30
• 2.2 系統(tǒng)總體控制框架30-31
• 2.3 運(yùn)動(dòng)控制主要元器件選型31-38
• 2.3.1 電機(jī)及減速機(jī)31-34
• 2.3.2 平臺(tái)狀態(tài)檢測(cè)單元34-36
• 2.3.3 電機(jī)控制器36-37
• 2.3.4 下位機(jī)37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 旋轉(zhuǎn)模型系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)39-61
• 3.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)方案39-40
• 3.2 系統(tǒng)硬件控制設(shè)計(jì)40-49
• 3.2.1 下位機(jī)控制電路40-42
• 3.2.2 電機(jī)控制器電路42-48
• 3.2.3 平臺(tái)狀態(tài)檢測(cè)單元48-49
• 3.3 系統(tǒng)軟件控制設(shè)計(jì)49-54
• 3.3.1 上位機(jī)顯示程序49-53
• 3.3.2 MCU控制程序53-54
• 3.4 系統(tǒng)單軸PID控制54-59
• 3.4.1 控制參數(shù)的確定57-58
• 3.4.2 控制流程圖及穩(wěn)定曲線58-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)模擬設(shè)計(jì)61-75
• 4.1 旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)模擬設(shè)計(jì)61-62
• 4.2 旋轉(zhuǎn)算法62-65
• 4.2.1 算法原理62-64
• 4.2.2 算法實(shí)現(xiàn)64-65
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果65
• 4.3 旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)測(cè)量65-68
• 4.3.1 角速度測(cè)量裝置66-67
• 4.3.2 增量式編碼器測(cè)量裝置67-68
• 4.4 角速度傳感器測(cè)量實(shí)驗(yàn)68-71
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)68
• 4.4.2 檢測(cè)結(jié)果68-71
• 4.4.3 結(jié)論71
• 4.5 旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺(jué)實(shí)驗(yàn)71-74
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)71
• 4.5.2 檢測(cè)結(jié)果71-73
• 4.5.3 結(jié)論73-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 第五章 科里奧利加速度產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)75-81
• 5.1 科里奧利加速度計(jì)算及產(chǎn)生75-76
• 5.1.1 科里奧利加速度的計(jì)算75-76
• 5.1.2 科里奧利加速度的產(chǎn)生76
• 5.2 科里奧利加速度模擬測(cè)量76-77
• 5.3 科里奧利加速度產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)77-79
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)77-78
• 5.3.2 檢測(cè)結(jié)果78-79
• 5.3.3 結(jié)論79
• 5.4 本章總結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 致謝85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目87-88
• 附件88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：730017