基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

六自由度平台车辆运动模拟器变输入洗出算法

为提高六自由度平台车辆模拟器模拟真实车辆运动感觉的逼真度,结合经典洗出算法提出一种变输入洗出算法.根据模拟器运动空间,对经典洗出算法的输入信号按幅值大小进行划分、变换处理.高幅值输入信号采用缩放处理,以防止超出平台运动空间;低幅值输入信号乘上一个时变比例系数,时变比例系数的确定采用模糊自适应算法,根据人体在运动模拟器上的运动感觉、人体在车辆上的运动感觉以及输入信号的情况,选定模糊控制器的输入、输出和模糊控制规则.以车辆纵向加速度的模拟为例进行仿真,仿真结果表明,运用变输入洗出算法,既能将平台限制在平台的运动空间内,又能充分利用平台的运动能力,提高运动感觉模拟的逼真度.     

基于C8051F340的二自由度运动平台

选用单片机C8051F340作为主控制芯片,光栅尺作为位移传感器,搭建成闭环控制系统,克服电机失步的影响。采用改进的逐点比较插补算法控制步进电机自由运动。实验证明,本平台能够以较高的精度平稳运行,实现直线和圆弧运动。     

六自由度运动平台冲击响应分析

分析了六自由度运动平台系统受到外力冲击干扰情况下的位姿响应.冲击产生位姿扰动的主要原因是运动平台各液压驱动系统的刚度和阻尼较低.通过求解各液压驱动系统的冲击响应,再利用铰点空间与平台任务空间之间的误差传递关系,求出了运动平台的位姿响应.最后,给出了任意位姿条件下冲击响应的计算和仿真结果.     

火控系统测试用6自由度运动模拟器研制

为了能够在实验室内对火控系统进行综合性能试验,采用液压驱动6自由度Gough-Stewart机构对载体的各种运动状态进行模拟.利用Gough-Stewart机构机械系统动力学和液压驱动系统之间的力/力矩和速度双向作用关系,将机械系统动力学模型和液压驱动系统模型相结合,建立了并联机构整体动力学模型.对运动模拟器的自由度耦合特性进行分析和实验研究.结果表明,自由度间耦合在系统固有频率范围内具有随着运动频率的提高而增强的特点.针对运动模拟器的安全保护问题,采用一种根据支腿长度直接对工作空间中的奇异区进行判别的方法,避免了使用复杂、耗时的雅克比矩阵条件数判断奇异性的方法,采用幅相控制(APC)和随机波复现技术,使正弦波和随机波的复现精度都得到了明显提高.     

多自由度电液混合运动模拟器动力学分析

为了研究运动模拟器,采用牛顿和罗伯逊-维滕伯格方法建立了多自由度电液混合运动模拟器动力学方程,建模中把运动模拟器结构中的闭链结构看做自由铰约束,使建模过程得以简化,解决了罗伯逊-维滕伯格方法对移动铰、特别是球铰不易应用的难题.该动力学方程与拉格朗日方法相比,具有计算简便、省时的特点,便于运动模拟器的实际动力控制.动力仿真结果与模拟器实际运动相符合,证明动力学方程建模的正确性.     

基于ADAMS的6-SPS型并联机构的运动分析和仿真

以6—SPS并联机构为对象,应用ADAMS仿真软件建立了机构实体模型,并进行运动学仿真分析,为并联机构的设计和分析提供了一种有效、快捷的方法。     

改进蚁群算法在并联六自由度平台优化设计中的应用

蚁群算法在解决组合优化问题上有着良好的适应性,但直接应用于求解连续优化问题难以获得理想的效果．通过对蚁群算法中的全局搜索、局部搜索以及信息素更新规则等环节进行有效的改进,构成了可用于连续优化问题求解的改进蚁群算法．将该算法应用于以灵巧度为目标函数的并联六自由度平台结构设计问题中,通过与采用基本蚁群算法得到的优化结果进行比较,证实了改进蚁群算法具有较好的全局优化能力和较快的收敛速度,可以有效求解并联六自由度平台结构设计这一类连续优化问题．     

基于IMC的二自由度平台设计及仿真

在二自由度平台系统中,建立模型时的误差和不可预测的干扰的存在会导致可逆系统不可能完全解决系统的线性化和解耦问题,针对此问题,通过对二自由度平台系统建模过程和机理的研究分析,当二自由度平台系统采用内模控制（IMC）方法时,不但可以解决独立性追踪问题,还可以在获取伪线性系统的基础上进行扰动抑制,从而部分解决可逆系统耦合问题。同时采用Matlab应用仿真,证明内模控制不但具有常规PID控制的优点,而且在非线性系统条件下能够较好的工作,在现实工业控制生产中具有很大意义。     

幅相控制策略在六自由度运动模拟器中的应用

由于六自由度运动模拟器自身的闭环频率特性及非线性等因素,对于正弦输入信号存在幅值衰减和相位滞后,很难实现对高频正弦信号的精确跟踪,针对这一问题采用基于Widrow-Hoff学习算法的幅相控制策略.利用运动学正解间接得到的运动模拟器上平台位姿的反馈信号,通过该控制策略迅速地调整系统输入正弦信号的幅值和相位,使系统输出在短时间内对设定信号进行精确跟踪.仿真和实验表明,该方法在实现六自由度运动模拟器对正弦信号的精确跟踪问题上明显优于常规的经典控制,对于其他正弦运动的精确跟踪系统同样具有普遍意义.     

基于Visual C++的6R机械手仿真平台的程序设计

为了实现六自由度机械手的运动仿真,采用Visual C++设计了三维运动仿真系统。通过对结构参数和位置参数的设置,可以清楚地显示出6R机械手的结构外形以及尺寸链驱动,并自动演示机械手末端的运动轨迹。实验表明,使用该系统进行机械手仿真能使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的情况。     

六自由度摇摆平台的反解模型及其仿真研究

六自由度摇摆平台驱动缸的缸长变化规律是优化平台结构参数,满足其性能指标要求,找到合理的轨迹规划方法以实现平滑运动和减少震动的关键.为了得到缸长变化规律,推导了六自由度摇摆平台运动学反解算法,在MATLAB/Simulink中利用该算法搭建了摇摆平台的运动学反解模型,并与ADAMS三维仿真结果进行对比,验证了反解模型的正确性.通过模型仿真得到了伺服电动缸的缸长变化曲线,显示了平台在六个自由度上的运动规律,为优化平台结构参数,搭建控制系统提供了依据.     

基于Matlab／Simulink的弹丸外弹道6自由度运动仿真

以刚体弹丸为对象,提出了一种基于Matlab/Simulink的弹丸6自由度运动仿真方法.采用模块化的建模思想,运用Matlab中的Aerospace工具箱建立决定弹丸运动相关部分的数学模型,包括空气动力模型、6自由度运动学模型,然后对各个子模块分别采用Simulink建立单元仿真模型.通过对单元仿真模型的集成得到了弹丸6自由度运动的仿真模型,基于该仿真模型进行了单元仿真,并与理论计算结果进行对比,验证了仿真的可靠性.     

基于七自由度车辆模型的稳定性仿真研究

利用Matlab软件,建立了七自由度车辆动力学仿真模型,并对其在驱动工况下前轮转角阶跃输入和前轮转角正弦输入的操纵稳定性进行了分析.仿真结果在验证了模型的有效性的同时,还证明了汽车在驱动工况下转弯能够明显增大其自身的不足转向趋势.     

基于双自由度减震悬架的雪橇结构设计与仿真分析

针对目前雪橇车缘于设计与结构的原因而存在行进中产生较大颠簸和冲击的问题,提出一种双自由度雪橇独立悬架系统,在该悬架系统中包括一个阻尼移动副和一个转动副,通过球销副与减震器配合可以把路面作用于雪橇板上的垂直反力、侧向反力传递到整个雪橇车身,以保证雪橇平稳行驶并提高舒适性。采用ADAMS软件对雪橇机构悬架系统在不同路况下的雪橇板运行时的产生的振幅,并用Solidworks对雪橇板应力分布进行了仿真分析,结果表明该减震悬架系统能够大大降低雪橇在复杂路况下产生的震动。     

基于AMESim的液压并联机构建模及耦合特性仿真

针对液压六自由度并联机构，采用AMESim和Simulink分别对单缸液压系统及平台机构部分建模，建立了液压并联机构的通用仿真模型.在AMESim模型中单缸系统的等效负载为Simulink模型反馈的负载力而非等效质量.联合仿真模型详细考虑了液压系统，保证了系统的精度，为研究液压并联机构提供了便捷的理论分析手段.通过联合仿真模型研究了并联机构由于液压缸不一致带来的耦合特性.数值仿真结果表明，当液压缸性能不一致时会出现耦合现象，耦合度随着液压缸性能不一致程度的增大而增强.在并联机构设计时，必须保证液压缸性能的一致性.     

六自由度Stewart平台运动精度分析

"利用Stewart型平台之间的位置向量关系,推导出Stewart型平台运动精度模型,并将其应用*"所设计的大射电望远镜精调稳定平台运动精度分析,详细给出了其运动精度分析结果,证明*设计的精调稳定平台完全可以满足馈源轨迹跟踪精度的要求.     

基于十自由度车辆模型的汽车平顺性分析

通过建立十自由度车辆动力学模型,对汽车平顺性进行分析.运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性,并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准.通过Matlab/Simulink对车辆振动特性进行仿真,讨论了轮胎刚度和动力总成悬置刚度对平顺性的影响.结果表明,两者的增加均导致汽车平顺性变差.通过仿真实例可见,该动力学模型可利用设计初期的车辆参数对汽车平顺性进行预测和评估,从而减少样车开发成本.     

基于Quarc的并联稳定平台半实物仿真研究

针对球面并联稳定平台的图形建模难度大、开发效率低、参数调整复杂,Simulink虽有强大的图形建模优势,但缺少半实物仿真应用外部实物接口模块的问题,提出了Quarc软件与Simulink软件相结合的混合编程方案。该方案使图形建模简单,增加了实物接口,方便了半实物仿真应用的开发,提高了开发效率。在硬件设计上采用NI公司生产的PCI-6230运动控制板卡与控制器通信。实验采用并联六自由度运动平台模拟外部激励施加到稳定平台上,得到了稳定平台实际的响应曲线。实验结果表明,系统具有良好的人机界面、方便实用,稳态精度高,动态性能好,运行稳定。为研究开发满足不同武器系统要求的稳定平台提供了参考依据和实验数据。     

4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.