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.     

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.     

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.     

六自由度运动模拟器振动控制策略

针对液压驱动六自由度运动模拟器在对振动环境进行模拟的过程中存在幅值衰减和相位滞后,难以保证对高频随机信号的复现精度这一问题,提出采用基于铰点空间控制与基于操作空间控制相结合的方式,在单缸比例加前馈控制的基础上,通过三状态控制策略来扩展系统的频宽,同时在保证系统稳定的前提下达到精确复现输入位置随机信号的目的。实验结果表明,采用三状态控制策略的六自由度运动模拟器可以将系统输出对输入的位置随机信号在0.5～25Hz频率内的功率谱密度误差控制在±3dB以内,满足精确复现的性能指标。     

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．     

六自由度运动平台汽车驾驶模拟器临场感研究与开发

搭建了汽车驾驶模拟器运动平台,采用先进的视景仿真软件OpenGVS SDK和MultiGen Creator,并结合面向对象技术设计与开发了汽车驾驶模拟器大规模真实感视景系统,动画频率能达到60帧/s.采用六自由度运动平台为驾驶学员提供了在坡路、颠簸路面等以及车辆加减速、转向、侧滑时的运动临场感.测试结果表明,所建立的汽车驾驶模拟器系统能够满足汽车驾驶培训的要求,并且具有良好的真实沉浸感.     

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。     

新型六自由度运动模拟器及其性能测试

基于三爪式对接机构的缓冲性能,针对验证捕获、缓冲和连接等组件的技术参数要求,设计了一种新型六自由度运动模拟器.分析了六自由度对接运动原理,依据欧拉转动定理,推导出目标运动模拟器的变换矩阵,详细介绍了运动模拟器以及关键部件的结构和工作原理,并对关键部件进行了应力仿真分析,将成型的三爪式对接机构安装在运动模拟器上进行了联合试验.仿真分析结果表明,在最大撞击力下,关键部件的最大变形量和最大应力均满足设计指标要求.通过对样机的试验验证,各个自由度的运动行程和偏转角度均能满足技术指标要求.