大型喷杆运动模拟器设计与田间工况复现试验

针对喷雾机田间作业工况开展了喷杆运动模拟平台Stewart并联机构的设计,确定了平台的性能指标(最大负载、幅值、频率)和机构运动学参数(铰关节位置、驱动腿行程、工作空间等),通过MATLAB和ADAMS建模与运动仿真,验证机构设计参数的合理性,并设计了6个伺服电动缸的分布式控制系统及上位机软件,搭建了六自由度喷杆运动模拟平台.通过正弦轨迹跟踪试验和扫频测试数据可知,模拟平台可以实现10.0 Hz以下时域波形的复现,并准确获取了28 m喷杆摆式悬架的频响特性.同时,使用基于双GPS辅助惯性姿态测量系统,采集喷雾机在农田作业时运动姿态数据,通过五点三次平滑预处理和低通滤波处理,在六自由度运动模拟器上进行了10.0 Hz以下田间运动时域全波形复现,动平台滚转角均方根误差为0.297 0°,垂向位移均方根误差为15.7 mm.     

轨道不平顺模拟器位姿反解解算及坡道模拟

为了实现轨道不平顺室内模拟,对轨道不平顺模拟器的双六自由度模拟平台位姿反解进行研究. 结合双六自由度模拟平台几何参数,在14个作动器空间向量表述基础上,利用齐次坐标矩阵建立了轨道不平顺模拟器双六自由度模拟平台位姿反解数学模型. 建立了坡道模拟对应的双六自由度模拟平台位姿协调关系模型,借助于Matlab/Simulink仿真模型进行了位姿反解解算,通过仿真模型解算结果与几何理论计算结果分析对比,表明了两种计算方法结果具有很好的一致性,验证了所建反解数学模型、位姿协调关系模型及仿真模型的准确性.      

多维微传动平台设计及基于RPY角的运动特性分析

为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性.     

6-6 并联机构封闭运动学位姿正解单解

用代数法研究了6-6六自由度Stewart 并联机 构封闭运动学位姿正解单解.在添加了一个附加位移传感器的基础上,解得了上平台六铰接 点中三个铰接点在惯性坐标系中的矢量分量,并将其直接转化为六个自由度,从而获得了6 -6 六自由度Stewart 并联机构封闭运动学位姿正解单解及其存在的条件.     

新型轮胎试验机载荷解析研究

研究了新型6自由度轮胎试验机试验原理及轮胎载荷的解析方法. 应用多体动力学理论以及空间坐标旋转变换矩阵,求得各种试验工况下的作动缸长度. 考虑各个作动缸受力方向、轴向力传感器测量方向、作动缸向量的方向,以及存在侧偏角时轮胎力的空间转换,得出了轮胎地面3个方向力的解算方法. 利用空间向量运算方法得出了轮胎地面3个方向力矩的解算方法,建立了轮胎试验机的仿真模型. 通过轮胎稳态侧偏力学特性试验以及轮胎稳态侧倾力学特性试验的仿真分析,验证了作动缸运动规律的理论分析的正确性. 通过轮胎稳态侧倾侧偏复合工况力学特性试验仿真分析,验证了轮胎地面6分力载荷的解算方法的正确性.      

基于装机功率的并联电动平台结构参数优化

建立了4TPS-PS并联电动平台的运动学模型;推导了电动缸速度、输出力及平台功率的公式,分析了平台装机功率、使用功率等影响因素;提出以装机功率为优化指标,分析其与目前常用的灵活度指标的关系及区别.采用遗传算法进行平台结构优化设计,仿真计算了各自由度运动消耗功率与结构参数的关系,为各向功率需求不同的平台结构优化设计提供依据,并提出了减小平台功率、提高效率的方法.     

多轴运动的数字控制新技术

针对模拟器对系统实时性和同步性要求苛刻等特点,本文以电动六自由度运动平台为例,采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为六自由度运动平台的控制器,设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台,同时采用Visual C#.NET作为软件开发平台,满足了模拟器六自由度运动平台实时性控制的要求.     

并联六坐标测量机的实时运动仿真及分析

以一种6-SPS型六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,研究了基于ADAMS的并联六坐标测量机的实时运动仿真,并进行运动学分析. 首先利用UG环境构造机构三维实体模型,然后将数字模型导入到ADAMS平台,在该环境下对其进行实时三维运动过程仿真,从而使并联坐标测量机虚拟样机建模及仿真更为方便、有效,并具有了较高的实时性,为虚拟样机的后续深入开发奠定了基础.     

基于比例伺服技术的新型数字开口研究

针对传统凸轮开口的缺点和不足，提出了一种基于比例伺服技术的新型数字开口方法，设计了液压控制系统并建立了数学模型。系统采用DSP控制单元作为整个控制系统的核心部分，驱动电液比例伺服阀控制伺服缸带动综框按照一定的规律上下运动。通过对系统的 M atlab/sim ulink仿真分析，证明了该系统能够适应织物组织变化及满足织机高速特性要求。     

基于VEGA舰载机滑跃起飞视景仿真的实现

建立了舰载机滑跃起飞模型和舰船在规则波中的运动模型,然后利用建模软件Creator及视景驱动软件VEGA建立虚拟海洋环境及舰船,舰载机的几何模型,并在API应用程序中对舰载机和舰船的六自由度运动进行实时控制。仿真结果表明该仿真系统较好地模拟了舰船在规则海浪中的运动情况。实现了舰载机滑跃起飞的实时状态,而且能反映舰船运动对舰载机起飞的影响。