并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)及其液壓伺服系統(tǒng)的研究.pdf

1、并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)是對(duì)飛機(jī)、戰(zhàn)車、艦船、宇航和民用車輛設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究的重要模擬試驗(yàn)設(shè)備，也是飛行員、駕駛員以及船員進(jìn)行模擬訓(xùn)練的有力手段，是典型的人在回路實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用實(shí)例。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)是由數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制的動(dòng)感模擬設(shè)備，其系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接關(guān)系到運(yùn)動(dòng)模擬的逼真度，而并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)理論及其控制系統(tǒng)的研究，是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高運(yùn)動(dòng)模擬器運(yùn)動(dòng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。因此深入研究并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)理

2、論及其控制策略具有十分重要的意義。 在查閱大量國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了國內(nèi)外并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析了并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)的特點(diǎn)，闡述了并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀，并對(duì)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)應(yīng)用作了介紹。 依據(jù)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作空間分析困難的現(xiàn)狀，本文針對(duì)Stewart平臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸與工作空間聯(lián)接關(guān)系問題，采用分析鉸點(diǎn)工作空間的方法，建立了工作空間大小與尺寸參數(shù)的聯(lián)接關(guān)系表達(dá)式，使直接依據(jù)工作空間大

3、小即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，并且依據(jù)鉸點(diǎn)工作空間構(gòu)造出Stewart平臺(tái)位置可達(dá)工作空間，提出采用螺旋矢量分析分支干涉問題，為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸綜合提供理論依據(jù)。 針對(duì)實(shí)際運(yùn)動(dòng)模擬中提出的大負(fù)載、高靈活度和運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的實(shí)際工況要求，提出采用冗余構(gòu)件多分支并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式，在利用達(dá)朗貝爾法推導(dǎo)多自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，提出應(yīng)用追加正解正則方程的方法建立冗余構(gòu)件多分支并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解析方程。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式的特殊

4、性，提出將基于初始種群漸進(jìn)漂移的自適應(yīng)改進(jìn)模擬退火遺傳算法應(yīng)用于此系統(tǒng)，并進(jìn)行六維軌跡尋優(yōu)，為此類系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析提供了新途徑。 針對(duì)閥控缸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，對(duì)閥控非對(duì)稱缸液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的負(fù)載流量和負(fù)載壓力作了探討。在此基礎(chǔ)上，建立了閥(包括對(duì)稱閥和非對(duì)稱閥)控非對(duì)稱缸動(dòng)力機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，推出系統(tǒng)的輸出位移、負(fù)載壓力及兩工作腔壓力的傳遞函數(shù)，分析了兩種系統(tǒng)輸出位移在正反向運(yùn)動(dòng)的不對(duì)稱特性及換向瞬間的壓力躍變。 針

5、對(duì)液壓六自由度并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制問題，本文從六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程入手，在對(duì)系統(tǒng)負(fù)載交聯(lián)耦合進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，考慮參數(shù)變化及負(fù)載耦合等因素對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不確定力干擾，設(shè)計(jì)了PD控制器加小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力補(bǔ)償器的控制策略，仿真與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果證明此方法能較好地補(bǔ)償系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)非對(duì)稱性對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的影響，可以提高系統(tǒng)響應(yīng)快速性及抗負(fù)載擾動(dòng)能力，很大程度上克服了系統(tǒng)的動(dòng)力耦合及參數(shù)時(shí)變和未知力擾動(dòng)帶來的不利因素。 依據(jù)飛行模擬器六自由度