新型三自由度动感模拟平台的研发

发布时间：2017-04-08 08:21

  本文关键词：新型三自由度动感模拟平台的研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构一直是国内外研究的热点，动感模拟平台是并联机构的一种。主要应用于运动仿真领域。国内吉林大学赵丁选教授一直致力于三自由度和六自由度并联动感平台的开发，其液压系统是基于伺服阀，系统性能较高，主要应用于航空航天飞行模拟器的动态仿真，但是成本较高。华南理工大学黎启柏教授曾经开发了电液比例控制系统三自由度动感平台，但是对其动态性能没有做进一步分析和论证。 本文所研究的新型三自由度动感模拟平台是来源于北京博纳启源有限公司。其公司某型号三自由度动感座椅机构运动出现干涉、液压系统使用了开关阀从而降低了体验的真实度等问题。针对此型号动感座椅，本文借鉴国内相关研发的经验，综合考虑成本和动感模拟平台性能两方面因素开发了一种新型的三自由度电液比例并联平台，有效解决了机构干涉问题，同时在满足工况的前提下降低了研发成本。 针对开发的新型机构，以Visual C++和OpenGL为开发工具，以Windows操作系统为开发平台，开发了实时控制软件，基于OpenGL三维动画技术开发的三自由度动感模拟平台的三维动画仿真与实时监控软件，可用于三自由度平台三维动画演示、仿真与实时监控，能够实时的观察机构的干涉点，从而为改善控制程序提供依据，有效解决机构干涉问题，也对平台的后续研究开发提供了基础。要实现基于Visual C++和OpenGL的三维动态仿真，首先必须对三维模型添加控制程序，而控制的前提是对机构进行运动学理论分析，所以本文对新型机构平台的运动学反解进行了理论分析并推导了位置反解算法、编写了基于VC++平台的C程序;在位置反解算法的基础上进行轨迹规划并开发了相应程序；其次，为三维动态仿真软件添加了必要的控制模块；设计了新的电液比例液压系统、计算机控制系统。针对电液比例控制系统设计了PID控制器，，并对加入控制器后系统的动态性能做了详细分析。
【关键词】：三自由度动感模拟平台 电液比例液压系统 位置反解 PID控制 OpenGL 三维动态仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH703;TP273
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-19
• 1.1 动感模拟平台概述9-13
• 1.1.1 并联机构的研究发展历程9-11
• 1.1.2 三自由度并联机构的提出和研究历程11-13
• 1.1.3 并联机构的应用13
• 1.2 国内外相关研究现状13-16
• 1.3 课题的来源背景及研究意义16
• 1.4 论文主要研究内容16-19
• 第二章 新型三自由度动感模拟平台的理论分析19-27
• 2.1 新型动感模拟平台机构组成及技术指标19-20
• 2.1.1 新型平台的机构组成19
• 2.1.2 新型平台的技术指标19-20
• 2.2 新型动感模拟平台姿态转换理论20-23
• 2.2.1 新型动感模拟平台自由度分析21
• 2.2.2 坐标系建立21
• 2.2.3 位姿描述与齐次变换矩阵理论21-22
• 2.2.4 位置逆解推导22-23
• 2.3 三自由度动感模拟平台的轨迹规划与生成23-25
• 2.3.1 运动规划23-24
• 2.3.2 轨迹规划24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 新型三自由度动感模拟平台的研发27-47
• 3.1 动感模拟平台电液比例系统27-32
• 3.1.1 传动方式的选择27
• 3.1.2 液压系统设计及控制系统元件选型27-32
• 3.2 电液比例控制系统控制器设计与分析32-43
• 3.2.1 常规 PID 控制器的设计和分析34-39
• 3.2.2 电液比例系统动态特性研究39-43
• 3.3 动感平台工作空间分析43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 动感模拟平台控制系统软件开发及三维动态仿真47-67
• 4.1 动感模拟平台控制系统软件开发47-52
• 4.1.1 系统软件平台选择47-48
• 4.1.2 软件设计思想与实现48-52
• 4.2 动感模拟平台三维动态模拟仿真的实现52-65
• 4.2.1 OpenGL 介绍及仿真原理52-54
• 4.2.2 OpenGL 在 Visual C++中的实现54-62
• 4.2.3 模拟平台三维模型的建立62-64
• 4.2.4 动感模拟平台基本动作演示64-65
• 4.3 本章小结65-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 主要研究成果67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：292462