六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究

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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。
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