六自由度船舶运动模拟试验台的设计

发布时间：2017-08-23 18:40

  本文关键词：六自由度船舶运动模拟试验台的设计

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【摘要】：六自由度船舶运动模拟试验台作为并联机器人的一种,发展迅速、应用广泛,它能够在实验室将船舶在海洋中的摇摆姿态模拟出来,可以将舰载武器、设备、仪器等放在六自由度船舶运动模拟试验台上进行陆地试验,验证舰载武器、设备或仪器等的可靠性,减少海上试验风险和次数,从而降低武器、设备或仪器等的试验成本和研制周期。本文针对六自由度船舶运动模拟试验台的使用环境和特殊的升沉幅度要求,同时考虑到系统的可靠性和成本,对六自由度船舶运动模拟试验台进行了总体设计、机械系统和控制系统设计。根据六自由度船舶运动模拟试验台的总体设计要求、性能指标要求及接口要求等,采用六自由度Stewart平台结构与升降平台相结合的方案,对整个六自由度船舶运动模拟试验台进行了总体设计；对机械系统进行了误差建模和有限元分析,并对主要元器件如升降机、电动缸等进行选型计算；对控制系统进行了运动学、幅频特性、相频特性分析,并利用Visual C++编写运动控制程序、姿态解算程序及管理界面程序等。最后,利用海克斯康的三轴激光测量系统对六自由度船舶运动模拟试验台的定位精度和重复定位精度进行了测试,测试结果满足试验台的性能指标要求,达到了预期的成果。
【关键词】：六自由度 船舶运动模拟试验台 控制系统 并联机构
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-18
• 1.1 课题背景和意义9-10
• 1.2 六自由度平台研究现状10-16
• 1.2.1 并联机构的国内外研究现状10-13
• 1.2.2 并联运动系统的理论研究状况13-16
• 1.3 论文的研究内容与安排16-18
• 第2章 总体结构设计18-24
• 2.1 设计要求18-19
• 2.1.1 总体设计要求18
• 2.1.2 性能指标要求18
• 2.1.3 接口要求18-19
• 2.2 结构组成19-22
• 2.2.1 机械系统20-21
• 2.2.2 控制系统21
• 2.2.3 测量系统21-22
• 2.3 工作原理22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 机械系统设计24-37
• 3.1 电动平台24-33
• 3.1.1 电动平台组成24-26
• 3.1.2 结构参数及高度26-27
• 3.1.3 能达到的指标27-28
• 3.1.4 精度分析28-33
• 3.2 升降平台33-36
• 3.2.1 工作原理33
• 3.2.2 结构组成33-36
• 3.2.3 受力分析36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 控制系统37-61
• 4.1 控制方案的选择37-38
• 4.2 控制系统组成38-42
• 4.2.1 监控计算机39
• 4.2.2 运动控制计算机39-40
• 4.2.3 伺服驱动器40
• 4.2.4 驱动系统40-42
• 4.3 六自由度平台的运动学分析42-52
• 4.3.1 空间刚体位姿表示方法42-43
• 4.3.2 空间刚体上某点在惯性坐标系中的坐标表示方法43
• 4.3.3 六自由度平台支腿长和空间位姿的相互关系43-45
• 4.3.4 运动影响系数及分析45-47
• 4.3.5 正解过程的实现47-50
• 4.3.6 上平台的误差模型50-52
• 4.4 控制系统幅频特性和相频特性52
• 4.5 数字控制算法52-54
• 4.6 控制系统软件设计54-60
• 4.6.1 软件流程图54-57
• 4.6.2 控制系统软件界面57-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第5章 六自由度试验台测试效果61-65
• 5.1 定位精度测试61-62
• 5.2 重复定位精度测试62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第6章 全文总结和展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：726660