五自由度模拟运动平台的构型及控制研究

发布时间：2019-09-19 21:10

【摘要】：串联机构的发展曾经带动了空间机构学的发展,近20年来并联机构的发展再次促进了空间机构学的发展。今天,为了我国的科技进步,自主创新性及在一些新兴产业和领域开辟自己独特的道路,基于串联机构与并联机构的特点,混联机构成为各种高端技术应用一个新的热点。 本文以“五自由度风洞模拟试验平台”为研究背景,根据风洞实验运动平台的实验要求,分析了它的构型、自由度及运动原理。在运动学方面首先是对其并联部分进行正反解分析,然后结合串联部分总结出实验模型的位姿与模拟运动平台各个电动缸支链的变化关系,并使用Matlab软件建立数学模型进行计算验证。 静力学的研究是根据模拟运动平台的特征,结合动平台和串联部分的重力,试验模型在风洞试验中的受力情况,总结出模型在风洞试验时的受力情况与模拟运动平台各电动缸支链的变化关系。 固有频率分析是构建模拟平台的重要部分,通过对模拟运动平台各电动缸支链的刚度分析得到模拟平台的广义刚度矩阵,用凯恩方法求出模拟运动平台的广义质量矩阵。根据所求得的广义刚度矩阵和广义质量矩阵推出模拟运动平台的固有频率及相应的振型。为验证计算的准确性,在Solidworks中建立模拟运动平台的模型,并导入到Ansys中进行模态分析得到其固有频率,将得到的值与上述分析的结果相比较进一步验证理论的推到过程。 根据模拟运动平台的运动原理构建了该装备控制系统中的硬件系统,介绍了构成模拟运动平台硬件控制系统中主要硬件的功能和应用。设计了伺服驱动器的电源系统、DC电源及其连接,说明了数据采集卡的连接原理,并对数据采集卡的采集数据通道所对应的数据作出了具体的说明。 伺服系统的调整可以保证伺服电机运行时具有良好的稳定和响应等性能,本文对伺服电机的调试方法和过程作了的探讨。模拟运动平台的控制程序是用Visual C++软件编写的,并对程序应用界面的仿真及操作过程作了详细介绍。 上述对风洞实验运动平台的设计研究为风洞实验的研究提供了一种新的技术手段,对其它相似五自由度混联机构联的构型及控制的研究也有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：V211.74;TH112

【参考文献】

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本文编号：2538356