六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究

发布时间：2017-07-31 17:32

  本文关键词：六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究

  更多相关文章： 六自由度运动平台 结构优化 ADAMS建模 AMESim建模

【摘要】：六自由度运动平台作为运动模拟器由于其结构刚度大、位置精度高、承载能力强、动态性能优越等优点广泛用于航空航天、航海以及车载驾驶的模拟。随着应用的需求,平台的平稳运行和控制精度的要求越来越高,而作为多输入多输出强耦合的非线性系统,对平台的研究提出了更高要求。为了满足市场的需求,加快产业化发展,本文在平台的机构学基础上提出平台结构参数优化方案,利用ADAMS建立平台机械系统动力学模型和AMESim建立液压系统与控制系统模型,并实现联合仿真,最后对搭建的平台进行测试。论文的主要内容如下：第一章,首先论述了本课题相关方面的研究背景,然后介绍了六自由度运动平台国内外研究现状,分析了现有平台中存在的主要问题；最后概述了课题的研究目的和意义,明确了课题的研究方向。第二章,对六自由度的运动学及动力学进行了分析,对平台和活塞杆之间的位移、速度、加速度和驱动力进行了详细地推导,并用LabVIEW软件对平台的机构学模型进行了程序编写。第三章,分析了平台的结构参数对平台各项性能指标的影响,采用分段组合的方法对平台的结构参数进行优化设计,并利用MATLAB软件编写优化程序。第四章,利用ADAMS建立平台的参数化模型,并对其进行运动学和动力学仿真,验证其正确性。利用AMESim建立平台的液压伺服系统模型,通过仿真分析,平台的液压缸较好地实现位移控制。最后通过ADAMS和AMESIM的接口连接,实现联合仿真。第五章,完成了平台的搭建和实验研究。首先完成了平台机械、液压以及电控系统的搭建工作,对平台的各项指标进行测试,分析平台运动中存在的问题,并对其改进。第六章,最后对课题的研究工作进行了总结,阐述了平台存在的不足,并对下一步研究工作进行了展望。
【关键词】：六自由度运动平台 结构优化 ADAMS建模 AMESim建模
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137;TP273
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 绪论15-29
• 1.1 课题背景15-17
• 1.1.1 六自由度并联机构的结构简介16-17
• 1.2 并联机构国内外发展历史及现状17-25
• 1.2.1 并联机构国外发展历史及现状17-20
• 1.2.2 并联机构国内发展现状20-23
• 1.2.3 并联机构的应用23-25
• 1.3 课题的研究目的及意义25-27
• 1.4 本课题研究内容27-28
• 1.5 本章小结28-29
• 第2章 六自由度平台的机构学分析29-43
• 2.1 平台的自由度计算29
• 2.2 平台的位置逆解29-32
• 2.2.1 坐标系建立及位姿角定义30-31
• 2.2.2 各液压缸伸缩量31-32
• 2.3 平台的运动学分析32-34
• 2.3.1 速度分析32-34
• 2.3.2 加速度分析34
• 2.4 平台的动力学分析34-40
• 2.4.1 上平台的质量阵、哥式项系数矩阵和重力项35-37
• 2.4.2 各液压缸组件的质量阵、哥式项系数矩阵和重力项37-40
• 2.5 基于LabVIEW的机构学程序编写40-41
• 2.6 本章小结41-43
• 第3章 六自由度平台的结构参数优化43-58
• 3.1 结构参数对平台各性能指标的影响43-50
• 3.1.1 各参数对可控性影响分析44-47
• 3.1.2 各参数对液压缸行程的影响47-48
• 3.1.3 各参数对各液压缸驱动力的影响48-50
• 3.2 优化设计方法50-57
• 3.2.1 平台的研究目的指标52
• 3.2.2 平台结构刚度计算52-53
• 3.2.3 液压系统的平均流量计算53-54
• 3.2.4 结构参数优化过程及结果54-57
• 3.3 本章小结57-58
• 第4章 六自由度运动平台虚拟样机建模58-85
• 4.1 ADAMS的参数化建模及动态分析58-71
• 4.1.1 平台的参数化建模58-60
• 4.1.2 平台的运动学验证与分析60-62
• 4.1.3 平台的动力学验证与分析62-64
• 4.1.4 活塞杆强度及弯曲稳定性校核64-71
• 4.2 平台液压伺服系统建模及仿真分析71-79
• 4.3 平台基于ADAMS与AMESim的联合仿真79-84
• 4.3.1 AMESim和ADAMS的接口实现79-81
• 4.3.2 联合仿真的建立81-84
• 4.4 本章小结84-85
• 第5章 双六自由度运动平台系统的搭建及实验研究85-102
• 5.1 运动平台液压系统的搭建86-90
• 5.1.1 泵站的选型86-89
• 5.1.2 伺服阀的选型89-90
• 5.1.3 位移传感器的选用90
• 5.2 运动平台电控系统的搭建90-93
• 5.2.1 泵站电控系统91-92
• 5.2.2 电液控制系统92-93
• 5.3 六自由度运动平台试验研究93-100
• 5.3.1 系统的外形检查及坐标定位93-94
• 5.3.2 静态性能测试94-95
• 5.3.3 同步性测试95-98
• 5.3.4 动态性能测试98-100
• 5.4 本章小结100-102
• 第6章 总结和展望102-105
• 6.1 六自由度运动平台研究结果总结102-103
• 6.2 六自由度运动平台研究展望103-105
• 参考文献105-110

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨永立;;六自由度运动平台的仿真研究[J];工程机械文摘;2009年01期

2 刘相波,晁智强,韩寿松;六自由度运动机构调试过程与处理方法[J];液压与气动;2004年04期

3 杨世祥,杨涛,徐悦桐;大型数字式六自由度运动平台的开发[J];液压与气动;2003年08期

4 赵强;李洪人;;六自由度运动平台的振动分析与测试[J];机械强度;2006年S1期

5 洪鸣,刘相波,于魁龙;六自由度运动平台控制系统[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1996年01期

6 顾鲁青;孙翱;顾杰;;基于六自由度运动平台对点目标测量的定位计算[J];战术导弹技术;2007年05期

7 侯士豪;王勇亮;盖永军;孙方义;;六自由度运动系统运动范围的初等分析法[J];微计算机信息;2011年06期

8 王辉;陈学森;;飞行模拟器六自由度运动平台的仿真研究[J];机械科学与技术;2012年05期

9 晁智强;郭小牛;刘相波;韩寿松;李华莹;;六自由度运动平台位置反解的建模与仿真研究[J];流体传动与控制;2010年06期

10 邱法维;沙锋强;黄兴宏;王刚;张宏基;刘作印;;并联六自由度运动模拟平台的研制[J];液压与气动;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 杜晓旭;宋保维;曹永辉;;远程多载荷水下航行器六自由度运动仿真研究[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年

2 梁建民;潘春萍;盖永军;;六自由度运动平台控制系统的设计[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年

3 戴余良;俞科云;王世明;苗海;;潜艇水下运动的分叉特性分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 史俊斌;仿真A320飞机乘务训练舱在西安问世[N];科技日报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 迟晓珠;六自由度运动多参数综合测试技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

2 Ogbobe,Peter Okwudilichukwu;六自由度运动仿真平台模态空间解耦控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 杨鹏;船舶六自由度运动模拟台及其控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

4 刘国军;六自由度运动模拟平台的分析及结构参数的优化[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 唐建林;基于模型的液压六自由度运动平台自适应控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 姚程;六自由度运动平台的模糊控制策略研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

2 谢龙辉;六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究[D];浙江大学;2016年

3 尹立一;电动六自由度运动系统控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 张玉姝;气压伺服式六自由度运动平台控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 李昌;基于六自由度运动平台的力加载控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 马永晓;并联六自由度运动平台动力学分析及最优控制研究[D];南京航空航天大学;2010年

7 谢艳平;具有360度回转功能的六自由度运动平台的优化设计[D];华中科技大学;2008年

8 陈志雄;列车驾驶模拟器体感模拟的仿真研究[D];西南交通大学;2006年

9 姚石磊;六自由度运动平台控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

10 张松;六自由度运动平台的控制系统设计与路谱模拟[D];华东理工大学;2011年

，

本文编号：600321