基于EtherCAT的并联六自由度平台设计

在设计六自由度运动平台时,运动精度是重要的评价指标,为了能够降低位姿跟踪误差并提高各轴的协同控制,在对平台进行位姿正反解的基础上,设计了一套基于EtherCAT总线的六自由度运动平台,通过EtherCAT网络进行数据帧的快速传输;系统硬件由工控机、EtherCAT网络、伺服电机、Stewart型平台构成,系统软件则采用VC++进行上位机界面的开发,由TwinCAT进行下位机控制程序的开发,通过电子凸轮实现平台各轴的同步控制,其中上下位机通过ADS进行通讯;由实验结果可知,六自由度平台平移跟踪误差小于0.04 mm,转动跟踪误差小于0.01°,静态定位精度优于0.1%,达到预定的控制要求;基于EtherCAT的六自由度平台具有良好的同步性能和位姿精度,也表明EtherCAT在多轴同步伺服控制上具有较好的响应速度和控制精度。     

六自由度运动平台可视化软件的设计与实现

对六自由度平台运动可视化的研究将为平台研制提供新的手段。该文介绍了平台六自由度运动可视化软件的核心部分-驱动算法的原理和在OpengGVS中的实现过程．这一基于巧妙的坐标系选取和变换的算法,简洁明了地解决了虚拟平台和作动筒间复杂的协调运动问题。在这基础上开发的平台六自由度运动可视化软件基本达到了设计要求,使虚拟平台能够实时模拟真实平台的协调运动并实现了碰撞检测和多角度观察,取得了令人满意的结果。     

六自由度电动平台控制系统设计研究

采用多轴运动控制器MAC作为控制主体,基于"工控机+运动控制卡"的模式,构建了一个开放式的六自由度电动平台控制系统。实现了六自由度电动平台的基本控制功能。建立了六自由度电动平台的故障保护系统及故障监控系统,并详细介绍了系统组成部分及实现过程。     

六自由度微动机构的运动分析

本文对作者设计的一种六自由度微动机进行位移分析，该机构由３条ＰＰ－Ｒ－Ｓ支链并联而成，为消除间隙，每条链的运动副都设计柔性铰链，本文用坐标变换方法求出了机构的输入输出微位移关系，由于柔性铰链的运动范围受到材料强度的限制。文中还建立了柔性铰链微小角位移与机构输出位移的关系，以上关系式为六自由度微动机构的结构设计提供了计算依据。     

基于NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现

六自由度平台测控系统是六自由度平台的电气控制部分,它通过对六路液压缸的实时闭环控制,实现对平台位姿的控制。该测控系统采用NI的计算机,配置多种类型的PXI板卡,实现了对平台的电压、电流、数字IO、CAN总线等多种接口类型的测量和控制,满足了可靠性需求。采用了典型的上下位机控制,分别进行实时计算与任务管理,解决了实时性的控制需求。采用NI的虚拟仪器Labview开发测控软件,完成实时计算平台的正解与反解模块,作动器闭环控制等功能,增强系统的功能和灵活性。目前六自由度平台测控系统的硬件部分和软件部分都已经通过了调试,对系统进行了正弦运动和暂态特性测试,实验结果表明,运行速度快,满足了平台的控制要求。     

基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统

在六自由度运动平台的测控系统中,既需要满足控制的实时性和较高的定时精度,又需要有较强的图形图像交互功能。针对现有测控系统采用的上下位机分开实现方式带来的缺点,设计了一种基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统。该测控系统通过INtime进程对数据采集和控制板卡的直接操作实现实时性,同时在Windows进程中并行运行非实时任务,能够在一台工业控制计算机上实现测控系统的要求。实际运行测试结果显示,该系统具有高实时性能,满足实时控制的要求,图形渲染流畅,验证了该方案的可行性和有效性。     

并联六自由度运动平台控制系统研究

本文介绍了并联六自由度平台的机构特点,同时在对平台总体控制系统简要设计的基础上完成了单杆液压控制系统的建模工作.考虑了无干扰和有干扰的情况下,对系统进行了仿真分析,提出了基于神经网络算法的先进PID控制方案,仿真结果表明该方法具有良好的控制效果,证明了电液位置伺服控制系统设计的正确性,为平台进一步控制奠定了基础.     

飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制

针对飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制进行了研究;依据位置测量元件实时测量到的液压缸长度,运用位置正解算法对运动平台的位置进行了分析,给出了位移传感器的工作原理和位置正解算法模型;利用电液驱动方式组成了体积小、重量轻、加速能力强和快速反应的运动平台控制系统;同时以飞机的俯仰角为例,建立了运动平台驱动信号洗出的算法模型,实现了对模拟座舱的位置和姿态的精确控制;实际应用表明,这些方法是有效可行的,能应用于六自由度运动平台的实际应用中。     

六自由度运动平台运动学建模与仿真分析

针对并联结构形式的六自由度运动平台,建立了其数学描述方法。通过引入点的复合运动分析理论,建立了平台的完整运动学关系。采用牛顿迭代法进行平台位姿的正解求解,并在此基础上利用解析方法解决了平台速度、加速度正解问题。根据六自由度运动平台的使用特点,提出了一种合理的牛顿迭代初值选择方法。仿真结果表明其迭代寻优次数不超过5次,寻优时间不超过2 ms。分析了计算运动平台包线的理论难度,提出了一种合理的可行方案,经过64次计算,耗时55 ms即完成了平台包线的解算。所建立的运动学模型已应用于某运动平台产品,并可延伸应用于其他并联结构机器人运动分析、并联机床等应用领域。     

基于AMESim/Matlab的液压六自由度运动平台仿真研究

为了提高液压六自由度平台的建模精确度,改善控制效果,采用AMESim和Matlab两种软件以及PID控制技术对平台单通道系统进行了联合仿真.仿真结果表明,利用AMESim与Matlab各自优势的联合仿真技术具有良好的仿真效果,为进一步开发、研制液压六自由度运动平台打下了良好基础.     

磁悬浮式微动工作台驱动方案的设计与实现

磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术而易于实现大范围高精度的微运动.本文论述了磁悬浮式微动工作台驱动电路的主要性能参数、驱动方案的选择,设计了两种驱动电路,并进行了实验研究,最后根据试验结果对两种驱动电路进行分析比较,得出了满足该磁悬浮式微动工作台运动要求的驱动方法,为磁悬浮式微动工作台的整体设计及其控制提供了技术支持.     

三自由度转台的控制技术

在研究弹丸或引信在空中的飞行过程需要有地面模拟装置，具有自转、章动与进动的三自由度转台为此研究提供了强有力的手段。三自由度转台综合应用了动力学、弹道学、计算机控制学等多学科的知识，是机械与控制相结合的装置。通过对三自由度转台控制系统的构成的介绍，详细叙述了控制系统各部分的实现方法，对各种输人输出关系进行了简要介绍，给出了相关的试验曲线。     

人体6 自由度运动参数无线测试系统BTViewer 的设计与开发

为解决测试人体在三维空间中的关节运动参数,自主设计了人体六自由度运动参 数测试系统BTViewer。基于惯性传感器跟踪技术,设计了整体的系统平台工作流程,同时完成 了相关算法。为降低误差、减少漂移现象,本实验采用集成的三轴加速度计、三轴磁力计的模 块LSM303DLH 以及三轴陀螺仪动态采集样本数据,通过无线装置传输到电脑,有效合理地对 采集到的数据进行预处理,将原始数据互补滤波之后解析成实际数据,准确地得到人体六自由 度运动参数。最后,运用Qt 集成的OpenGL 等模块进行曲线、三维等可视化显示。实验表明, 该系统的设计达到了预期的要求,能够较好地跟踪人体6 自由度运动参数。     

Design, damping estimation and experimental characterization of decoupled 3-DoF robust MEMS gyroscope

This paper reports the design implementation of three degree-of-freedom (3-DoF) non-resonant MEMS gyroscope having 2-DoF drive-mode oscillator. The proposed architecture utilizes structurally decoupled active-passive mass configuration to achieve dynamic amplification of oscillation in 2-DoF drive-mode. This results in higher sensitivity and eliminates the need of mode matching for resonance. A low cost standard Metal-Multi User MEMS Processes (MetalMUMPs) is used to fabricate 20 μm thick nickel based gyroscope with an overall reduced size of 2.2 mm × 2.6 mm. The experimental characterization demonstrated that the frequency response of the 2-DoF drive-mode oscillator has two resonant peaks at 754 Hz and 2.170 kHz with a flat operational region of 1.4 kHz between the peaks. The sense-mode resonant frequency lies at 1.868 kHz within this flat operational region where gain is less sensitive to structural parameters and environmental variations. This results in improved robustness to fabrication imperfections and environmental variations and long term stability without utilizing tuning and feedback control. Gyroscope dynamics and system level simulations using behavioral modeling are carried out to predict the performance of the device. Experimental results show close agreement with the behavioral simulation results due to incorporation of improved damping models in behavioral model developed in CoventorWare.     

六自由度并联转台计算机控制系统的设计

对六自由度并联转台的结构进行了分析,给出了转台的运动指标参数,并采用分散控制方式对整个系统的控制系统进行了设计.六自由度并联转台的控制系统主要包括下位机硬件系统和上位机软件系统,实现了对转台电液伺服系统的控制,使转台可以实现各种运动,且精度高,实时性好.     

基于CC1000的钻采发动机转速遥测系统的设计

介绍利用无线收发芯片进行钻采发动机的遥测系统。本系统使用了CHIPCON公司最新的无线收发一体的集成芯片，使系统方便的解决了石油钻采发动机转速测量的问题。     

基于SNMP的IPv6无线传感器网络信息管理平台的设计与实现

无线传感器网络(Wireless sensor networks)是随机分布的传感器节点通过分布式协议自组织方式形成的网络,网络管理是保障无线传感器网络稳定、可靠、高效运行的重要条件。讨论研究了现有无线传感器网络管理技术,并结合无线传感器网络的特点和实际需求,在已有IPv6无线传感器网络底层协议及SNMP(简单网络管理协议)的基础上,设计和实现了一个切实可行的符合无线传感器网络特点的节点信息管理平台,以实现用户对无线传感器网络的远程有效管理。