六自由度舰船模拟摇摆平台运动系统的分析与研究

发布时间：2017-03-27 21:03

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【摘要】：根据某研究单位承接六自由度舰船模拟摇摆平台系统的相关研究工作，本文对其中的运动系统部分进行了较深入的理论分析与研究。根据客户技术要求，首先对摇摆平台机构进行了选型，提出了机构的设计原则和主要结构参数。在采用坐标法来描述平台刚体位姿的基础上，建立了平台运动学正解模型—9维不高于2次的多项式方程组。针对平台运动学反解，提出了一个速算程序；对平台运动学正解，在降次消元简化后的正解模型基础上，对拟牛顿法进行了若干改进和加速，提出了一个较理想的正解数值方法；同时，还运用了吴-Ritt分解算法来研究正解的解析解，通过编程计算，得到了40组全部解，，随后，根据平台的实际参数，提出了对全部解的一个筛选方法，得到10组有效解。为了验证运动学求解，设计了仿真软件程序框图，并给出了平台在不同位置的仿真效果图，反映平台运动学正解有效，能满足实际应用要求。提出了用Bayes诊断法进行位姿误差诊断试验，运用误差放大因子法进行了相关的误差分析，最后根据误差分析的结论，提出六自由度舰船模拟摇摆平台结构系统的安装要求，根据运动学分析成果，完成了六自由度舰船模拟摇摆平台系统的工程实现。
【关键词】：六自由度摇摆平台 位置正解 多项式方程组 拟牛顿法 吴-Ritt方法 误差分析 计算机仿真
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U674.7
【目录】：

• 1 绪论7-14
• 1.1 课题来源及意义7
• 1.2 多自由度舰船模拟摇摆平台国内外研究进展7-9
• 1.3 多自由度并联机构的国内外研究的关键技术9-13
• 1.3.1 并联机构的结构学10
• 1.3.2 并联机构的运动学10-12
• 1.3.2 并联机构的动力学12
• 1.3.3 并联机构的误差分析12-13
• 1.3 本论文研究工作13-14
• 2. 六自由度舰船模拟摇摆平台的总体设计14-21
• 2.1 六自由度舰船模拟摇摆平台的技术要求14-15
• 2.2 六自由度摇摆平台运动机构的选型及概述15-16
• 2.3 六自由度舰船模拟摇摆平台机构的设计16-21
• 3. 六自由度舰船模拟摇摆平台机构运动学求解21-47
• 3.1 数学理论及基本算法21-25
• 3.1.1 数值拟牛顿法原理及其基本算法22-23
• 3.1.2 多项式基本概念和吴-Ritt分解方法原理23-25
• 3.2 六自由度摇摆平台运动学模型算法框架简述25-26
• 3.3 六自由度舰船模拟摇摆平台机构运动学反解速算程序26-27
• 3.4 六自由度舰船模拟摇摆平台机构运动学正解模型27-32
• 3.4.1 用直角坐标法描述六自由度舰船模拟摇摆平台的位姿28
• 3.4.2 平台上其他点坐标值的表示28-29
• 3.4.3 建立六自由度舰船模拟摇摆平台位置正解的运动学方程29-32
• 3.5 六自由度舰船模拟摇摆平台机构运动学正解的数值解法32-37
• 3.5.1 平台的结构参数符号描述与处理32-34
• 3.5.2 六自由度舰船模拟摇摆平台运动学方程组的进一步化简34-35
• 3.5.3 六自由度舰船模拟摇摆平台运动学方程组的数值解法35-37
• 3.5.4 六自由度舰船模拟摇摆平台位置正解数值解法结果37
• 3.6 六自由度舰船模拟摇摆平台机构运动学正解的解析法初探37-47
• 3.6.1 建立舰船模拟摇摆平台对应的多项式序列38-40
• 3.6.2 对摇摆平台多项式序列(PS)进行整序40-44
• 3.6.3 对摇摆平台多项式序列(PS1)进行整序44-45
• 3.6.4 求出六自由度舰船模拟摇摆平台位置正解Zero(PS)45
• 3.6.5 六自由度舰船模拟摇摆平台运动学求解研究结论45-47
• 4 六自由度舰船模拟摇摆平台的实验仿真47-54
• 4.1 六自由度舰船模拟摇摆平台仿真功能要求47
• 4.2 六自由度舰船模拟摇摆平台仿真程序框图47-48
• 4.3 六自由度舰船模拟摇摆平台仿真及结论48-54
• 5 六自由度舰船模拟摇摆平台的误差诊断、分析及结构安装54-59
• 5.1 六自由度舰船模拟摇摆平台结构误差诊断方法及实验54-56
• 5.1.1 Bayes误差诊断方法54-55
• 5.1.2 误差诊断实验55-56
• 5.2 六自由度舰船模拟摇摆平台结构误差分析56-57
• 5.3 六自由度舰船模拟摇摆平台结构系统的安装要求57-59
• 6 六自由度舰船模拟摇摆平台的工程实现59-65
• 6.1 六自由度舰船模拟摇摆平台的工程化59-61
• 6.2 本文研究成果在工程化中应用结果61-65
• 7 论文工作总结和展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录 A(部分程序清单)72-78

【引证文献】

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1 周云华;彭松江;邱群先;游仁华;谢丽云;;舰船海况模拟平台等效摇摆参数研究[J];舰船科学技术;2013年09期

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本文编号：271054