基于3-URU并联机构的刚体惯性参数测量设备的研究

发布时间：2017-09-10 00:30

  本文关键词：基于3-URU并联机构的刚体惯性参数测量设备的研究

  更多相关文章： 惯性参数测量 3-URU并联机构 一般动力学方程 正运动学分析

【摘要】：一般的,建立系统动力学方程时,需要系统的惯性参数。惯性参数包括质量、质心和惯性张量。对复杂系统进行动力学分析时,精确的惯性参数必不可少,其直接决定了系统的动力学响应与行为。因此,惯性参数测量在汽车、航空和航天领域有着广泛的应用。然而,对于形状、质量属性复杂的刚体或部件,难以通过理论计算或三维模型得到其精确的惯性参数,需要通过测量设备进行测量。有鉴于此,本文设计了一种基于3-URU并联机构的惯性参数测量设备。首先,本文在综合国内外各种惯性参数测量设备的基础上,确立了一种基于3-URU并联机构的被动测量方案。该方案将被测对象置于动平台,在给定初始位置的情况下,通过测量并联机构动平台的角速度、线加速度、角加速度并结合并联支链拉压力传感器所测得的拉力来求得惯性参数。其次,完成了该测量设备的整体设计,建立了其并联机构的正运动学模型。在结构和机构设计方面,分析了其自由度,并对关键部件进行了校核;在传感设计方面,完成了关键器件的选型。利用所建的运动学模型,完成了并联机构的运动学仿真分析。再次,基于无约束刚体一般动力学方程,建立了刚体质量、质心及惯性张量测量的辨识模型,并通过ADAMS仿真验证了该理论模型的正确性。最后,基于所开发的VC++用户界面,用所研制的惯性参数测量设备对标准质量块进行了测量实验。通过对比标准质量块的理论惯性参数与该测量设备的实际测量数据,结果表明该测量系统具有较高的测量精度。
【关键词】：惯性参数测量 3-URU并联机构 一般动力学方程 正运动学分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH71
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题来源及研究目的和意义9-10
• 1.2 惯性参数测量国内外研究现状10-19
• 1.2.1 惯性参数测量方法分类10-11
• 1.2.2 惯性参数测量国外研究现状11-18
• 1.2.3 惯性参数测量国内研究现状18-19
• 1.2.4 惯性参数测量方法总结19
• 1.3 本论文的主要研究内容19-21
• 第2章 惯性参数测量设备结构设计与分析21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 惯性参数测量设备结构设计21-28
• 2.2.1 机械结构设计与自由度分析21-25
• 2.2.2 连杆变形校核25-26
• 2.2.3 传感器选型26-28
• 2.3 3-URU并联机构正运动学分析28-36
• 2.3.1 3-URU并联机构坐标系的建立28-29
• 2.3.2 3-URU并联机构正运动学分析29-33
• 2.3.3 并联机构运动学正解与仿真验证33-36
• 2.4 并联机构空间运动轨迹仿真36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 刚体惯性参数测量模型研究39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 刚体惯性参数的基本概念39-43
• 3.2.1 惯性张量与惯量矩阵基本概念39-41
• 3.2.2 转动惯量平行轴定理与转轴定理41-42
• 3.2.3 刚体质心的叠加原理42-43
• 3.3 无约束刚体一般动力学方程43-46
• 3.4 刚体惯性参数测量方法建模46-51
• 3.4.1 刚体质量测量47-48
• 3.4.2 刚体质心测量48-50
• 3.4.3 刚体惯性张量测量50-51
• 3.5 刚体惯性参数测量模型的仿真验证51-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 刚体惯性参数测量实验55-67
• 4.1 引言55
• 4.2 刚体惯性参数测量实验系统的构建55-59
• 4.2.1 惯性参数测量实验台的搭建55-56
• 4.2.2 传感系统56-57
• 4.2.3 基于VC++的测量系统用户界面57-59
• 4.3 3-URU并联机构的标定59-60
• 4.4 惯性参数测量实验步骤60-61
• 4.5 测量实验结果与误差分析61-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果73-75
• 致谢75

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本文编号：823670