超高频运动仿真系统设计及实现
发布时间：2022-02-10 20:32
超高频运动仿真系统是一种高频响角位置伺服系统,其核心装置是六自由度并联机构（Stewart平台）。为模拟飞行器高速运行时的气动伺服弹性运动,需对Stewart平台系统特性、高频指令预处理及解算、高频响伺服系统设计问题进行深入分析和研究。本文以飞行器气动伺服弹性运动模拟为研究背景,对Stewart平台动态特性进行深入分析,并对高频响控制系统设计及仿真试验应用问题开展研究。首先,基于Newton-Euler方法对Stewart平台进行动力学建模,分析各连杆通道的负载时变特性;根据直线电机工作原理,建立其线性模型,并考虑高频工况下饱和非线性因素,完善被控对象模型;同时,基于Stewart平台置于三轴仿真转台内框架上,构成复合运动模拟,分析动基座下直线电机输出力的扰动因素。其次,针对仿真试验中惯性单元输出的指令信号频谱特性,基于小波包变换方法,研究最优分解重构信号处理方法,实现对高频振动信号的分频处理;同时采用分散控制方法,分析Stewart平台的正、反运动学特性,研究位姿指令的解算方法,并基于惯性空间定点,开展位姿反解优化算法研究。再次,针对直线电机的饱和非线性特性及负载时变特性,开展基于L...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国Ingersoll公司并联机床
定位精度 2’’，但系统频响不超过 50Hz。文献[10]中提出美国正在研制一种基于Stewart 平台的高频响飞行模拟器，要求系统频响达到 1000Hz，远高于一般仿真转台的 50Hz 上限，可目前还在理论研究阶段，没有研制出实物样机。Stewart 平台作为并联机构，与串联机构相比，具有承载能力强、结构刚度大、定位精度高等优点11]。通过六个驱动支杆共同支撑台体及负载，实现六自由度位置姿态的变化。由于Stewart 平台结构惯量较小，更容易实现高频响运动伺服系统的设计。一般的研究工作是将 Stewart 平台应用于并联机床或隔振平台，如文献[12]中提到的美国 Ingersoll 公司展出了第一台虚拟轴机床，如图 1-1 所示。文献[13]中提到 Mikromat 公司提供的基于 Stewart 平台机构的切削加工机床，如图 1-2 所示。文献[14,15,16]中提到将 Stewart 平台应用于振动隔离平台，但这些工作是在低频环境下进行的，没有对高频运动仿真技术加以研究。本课题的研究方向是将 Stewart 平台应用在超高频响高精度的角位置伺服系统当中，通过联合三轴仿真转台与Stewart 平台，分别实现低频大振幅姿态运动和高频小振幅姿态运动，构成复合轴运动形式[17]。传统的研究方式是默认平台底座固定在惯性空间中，以上平台中心点为研究对象[18]，而在本课题中，由于平台底座固定在三轴转台内环上，因此需要以上平台绕惯性空间定点做伺服运动的方式来研究 Stewart 平台系统的相关问题。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文入指令，由永磁同步电机驱动台体及负载。而高频信号，需要经过指令分解阶段，通过位姿解算算法连杆通道的位置指令信号。通过六个直线电机的台及待测设备的高频角位置伺服运动。由图 2-1 可平台上，和待测装置作为三轴仿真转台的负载安装 平台的联合运动实现了被试设备的高频振动和低频关系如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]6-SPS Stewart平台运动学建模与仿真[J]. 张华明. 广东化工. 2018(10)
[2]Stewart平台位置反解研究[J]. 赵静一,张荣兵,孙龙,郭锐,李文雷. 液压与气动. 2017(12)
[3]基于Stewart平台的空间平面静态位置检测方法研究[J]. 周亮,马训鸣,刘亚洲,王磊,崔建鑫,杨振宇. 科技创新与应用. 2016(31)
[4]三自由飞行模拟器的动力学分析与仿真[J]. 韩红伟,党淑雯,何法江. 制造业自动化. 2016(06)
[5]基于小波熵自适应最佳分解层数确定算法[J]. 崔治,李加升. 仪表技术与传感器. 2015(06)
[6]基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制[J]. 李伟鹏,黄海,黄舟. 机械科学与技术. 2015(04)
[7]Stewart平台运动学分析与仿真研究[J]. 杜平. 机械研究与应用. 2012(04)
[8]信号分析中小波变换基函数选择研究[J]. 晏强,周冬梅. 电脑与电信. 2012(03)
[9]高频响下音圈电机迟滞特性的建模与控制[J]. 王占军,党选举,杨大磊. 计算机仿真. 2011(12)
[10]小波分析在地震资料处理中的运用[J]. 汪超,吴磊. 科技资讯. 2011(03)
博士论文
[1]六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D]. 李晚龙.哈尔滨工程大学 2010
[2]Stewart平台位置正解构型分岔及尺度综合问题的研究[D]. 陈华.哈尔滨工业大学 2007
[3]不确定系统的滑模控制理论及应用研究[D]. 瞿少成.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于ESO的仿真转台性能提升方法研究[D]. 吴金书.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于模型参考自适应控制的转台控制技术研究[D]. 吕政轩.长春理工大学 2016
[3]六自由度Stewart平台运动学分析与优化[D]. 杨泽国.中国地质大学(北京) 2015
[4]航天器姿态控制干扰抑制及振动隔离问题研究[D]. 马晶晶.哈尔滨工业大学 2015
[5]Stewart平台隔振的主动控制研究[D]. 王东炜.哈尔滨工业大学 2014
[6]六自由度并联机构的仿真与结构优化[D]. 曲展龙.哈尔滨工业大学 2013
[7]高频运动模拟系统的控制器设计与应用研究[D]. 李蓬.哈尔滨工业大学 2013
[8]气动六自由度并联平台的设计与特性分析[D]. 王维.哈尔滨工业大学 2013
[9]六自由度运动平台控制系统研究[D]. 姚石磊.哈尔滨工程大学 2013
[10]基于“PC+ADT卡”并联平台控制系统及其关键技术研究[D]. 张星.江苏科技大学 2013
本文编号：3619486
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国Ingersoll公司并联机床
定位精度 2’’，但系统频响不超过 50Hz。文献[10]中提出美国正在研制一种基于Stewart 平台的高频响飞行模拟器，要求系统频响达到 1000Hz，远高于一般仿真转台的 50Hz 上限，可目前还在理论研究阶段，没有研制出实物样机。Stewart 平台作为并联机构，与串联机构相比，具有承载能力强、结构刚度大、定位精度高等优点11]。通过六个驱动支杆共同支撑台体及负载，实现六自由度位置姿态的变化。由于Stewart 平台结构惯量较小，更容易实现高频响运动伺服系统的设计。一般的研究工作是将 Stewart 平台应用于并联机床或隔振平台，如文献[12]中提到的美国 Ingersoll 公司展出了第一台虚拟轴机床，如图 1-1 所示。文献[13]中提到 Mikromat 公司提供的基于 Stewart 平台机构的切削加工机床，如图 1-2 所示。文献[14,15,16]中提到将 Stewart 平台应用于振动隔离平台，但这些工作是在低频环境下进行的，没有对高频运动仿真技术加以研究。本课题的研究方向是将 Stewart 平台应用在超高频响高精度的角位置伺服系统当中，通过联合三轴仿真转台与Stewart 平台，分别实现低频大振幅姿态运动和高频小振幅姿态运动，构成复合轴运动形式[17]。传统的研究方式是默认平台底座固定在惯性空间中，以上平台中心点为研究对象[18]，而在本课题中，由于平台底座固定在三轴转台内环上，因此需要以上平台绕惯性空间定点做伺服运动的方式来研究 Stewart 平台系统的相关问题。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文入指令，由永磁同步电机驱动台体及负载。而高频信号，需要经过指令分解阶段，通过位姿解算算法连杆通道的位置指令信号。通过六个直线电机的台及待测设备的高频角位置伺服运动。由图 2-1 可平台上，和待测装置作为三轴仿真转台的负载安装 平台的联合运动实现了被试设备的高频振动和低频关系如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]6-SPS Stewart平台运动学建模与仿真[J]. 张华明. 广东化工. 2018(10)
[2]Stewart平台位置反解研究[J]. 赵静一,张荣兵,孙龙,郭锐,李文雷. 液压与气动. 2017(12)
[3]基于Stewart平台的空间平面静态位置检测方法研究[J]. 周亮,马训鸣,刘亚洲,王磊,崔建鑫,杨振宇. 科技创新与应用. 2016(31)
[4]三自由飞行模拟器的动力学分析与仿真[J]. 韩红伟,党淑雯,何法江. 制造业自动化. 2016(06)
[5]基于小波熵自适应最佳分解层数确定算法[J]. 崔治,李加升. 仪表技术与传感器. 2015(06)
[6]基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制[J]. 李伟鹏,黄海,黄舟. 机械科学与技术. 2015(04)
[7]Stewart平台运动学分析与仿真研究[J]. 杜平. 机械研究与应用. 2012(04)
[8]信号分析中小波变换基函数选择研究[J]. 晏强,周冬梅. 电脑与电信. 2012(03)
[9]高频响下音圈电机迟滞特性的建模与控制[J]. 王占军,党选举,杨大磊. 计算机仿真. 2011(12)
[10]小波分析在地震资料处理中的运用[J]. 汪超,吴磊. 科技资讯. 2011(03)
博士论文
[1]六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D]. 李晚龙.哈尔滨工程大学 2010
[2]Stewart平台位置正解构型分岔及尺度综合问题的研究[D]. 陈华.哈尔滨工业大学 2007
[3]不确定系统的滑模控制理论及应用研究[D]. 瞿少成.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于ESO的仿真转台性能提升方法研究[D]. 吴金书.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于模型参考自适应控制的转台控制技术研究[D]. 吕政轩.长春理工大学 2016
[3]六自由度Stewart平台运动学分析与优化[D]. 杨泽国.中国地质大学(北京) 2015
[4]航天器姿态控制干扰抑制及振动隔离问题研究[D]. 马晶晶.哈尔滨工业大学 2015
[5]Stewart平台隔振的主动控制研究[D]. 王东炜.哈尔滨工业大学 2014
[6]六自由度并联机构的仿真与结构优化[D]. 曲展龙.哈尔滨工业大学 2013
[7]高频运动模拟系统的控制器设计与应用研究[D]. 李蓬.哈尔滨工业大学 2013
[8]气动六自由度并联平台的设计与特性分析[D]. 王维.哈尔滨工业大学 2013
[9]六自由度运动平台控制系统研究[D]. 姚石磊.哈尔滨工程大学 2013
[10]基于“PC+ADT卡”并联平台控制系统及其关键技术研究[D]. 张星.江苏科技大学 2013
本文编号：3619486
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3619486.html
