电液伺服控制六自由度运动平台联合仿真研究

论文摘要

六自由度运动平台的本质就是并联运动平台,它是德国机构学家Stewart于1965年发明的,因此也叫做Stewart平台。近几年来已经成为了国内外研究的热点之一,也成为了衡量一个国家工业制造水平的一个重要标准。它具有着自由度多,刚性好,精度高,可控制性好,模块化设计生产等诸多优点,应用领域已经扩展到了并联机床,并联机器人,水下、空中对接平台,各种运动驾驶模拟器、娱乐设置和医疗器械等多个方面。本文是结合太原理工大学“211工程建设”研究项目而进行的,论述了并联运动平台的国内外研究动态、发展历史和展望、应用领域、研究意义及研究方法,提出了六自由度并联运动平台的机械机构、液压伺服系统的设计方法,全文的主要内容包括以下几个部分:(1)对并联机构进行分析,包括机构分析(自由度分析,机构结构形式分析);运动学分析(位置正解和逆解、速度逆解和雅可比矩阵);机构动力学分析;运动平台的完全可达空间分析以及杆件驱动方式分析。(2)根据现有条件设计计算出六自由度运动平台的机械结构尺寸。在本文中,已知液压缸活塞和活塞杆直径,以及液压缸行程,在保证运动平台具有一定运动空间的条件下,设计计算出运动平台各个部件的结构尺寸,包括上、下平台铰链点外接圆直径,铰链点的位置分布情况,并且根据平台所能承受的力的大小而选取运动铰链的型号和尺寸。(3)利用PROE软件对运动平台进行三维零件建模,并装配完成平台实体模型。通过接口软件将平台模型导入ADAMS中完善约束定义,最后进行动力学仿真分析,修改并完善平台的机械结构。(4)设计计算平台的液压伺服系统,确定各个液压元件的型号或尺寸,并对整个伺服控制系统进行特性分析;利用AMESim软件构造平台的液压伺服系统回路;最后利用ADAMS和AMESim对运动平台进行机械、液压联合仿真分析。(5)最后对全文工作进行总结,并指出了对运动平台进一步研究的需要做的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 发展历史和研究现状
• 1.2.1 发展历史
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 并联机构的应用
• 1.4 并联机构的发展展望
• 1.5 研究内容和研究方法
• 第二章 六自由度并联平台的分析
• 2.1 六自由度并联运动平台的简介
• 2.2 六自由度运动平台的机构分析
• 2.2.1 六自由度并联运动平台的结构学分析
• 2.2.2 六自由度并联运动平台的运动学分析
• 2.2.3 六自由度并联运动平台的动力学分析
• 2.3 六自由度运动平台的工作空间
• 2.4 六自由度运动平台的驱动方式
• 2.5 本章总结
• 第三章 六自由度运动平台的机械结构建模
• 3.1 六自由度运动平台的机构尺寸计算
• 3.1.1 计算方法及工具
• 3.1.2 计算结果
• 3.2 六自由度运动平台的机械模型的建立
• 3.2.1 三维建模过程简介
• 3.2.2 基于PRO/E 的三维实体模型的建立
• 3.2.3 基于MECH/Pro 的模型的转换
• 3.2.4 基于ADAMS 的仿真模型的建立
• 3.3 本章总结
• 第四章 六自由度运动平台液压伺服系统建模
• 4.1 运动平台的液压系统简介
• 4.2 液压系统的设计计算与分析
• 4.2.1 液压系统的分析
• 4.2.2 液压泵的选择
• 4.2.3 液压阀的选择
• 4.2.4 非对称阀控制非对称液压缸的特性分析
• 4.2.5 伺服放大器的分析
• 4.2.6 位移传感器的分析
• 4.3 基于AMESim 的运动平台液压伺服系统的建模
• 4.3.1 AMESim 软件简介
• 4.3.2 基于AMESim 软件的建模过程和方法
• 4.4 本章总结
• 第五章 动力学联合仿真
• 5.1 联合仿真的意义
• 5.2 AMESim 和ADAMS 接口研究
• 5.3 联合仿真的建立
• 5.4 联合仿真计算结果
• 5.5 本章总结
• 第六章 全文总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录