六自由度运动液压平台若干关键技术的研究

摘要

飞行模拟器作为飞行员日常训练工具，其运动平台的洗出效果直接影响到驾驶员的动感体验。经典洗出算法凭借参数调整方便、结构透明度高、反馈速度和执行速度迅速等方面的优势而获得飞行员和专家的称赞，但也存在自适应性差、平台空间利用率不足、虚假暗示等缺陷。为克服经典洗出算法的缺陷并提高飞行模拟器的动感逼真度，尝试对模拟器的运动洗出进行改进。
　　本研究主要内容包括：⑴以六自由度运动平台的运动学分析为基础，通过建立对偶四元数变换矩阵，解决运动平台空间转动和平移难以统一的难题，然后根据运动平台的位置反解验证变换矩阵的可靠性；其次根据人体前庭模型，引进模糊控制理论对洗出算法的体感误差进行反馈控制，分别对洗出算法的高通加速度通道、倾斜协调通道以及高通角速度通道进行补偿，提高洗出算法的自适应性以及减少虚假暗示的幅度，从而增加运动洗出的动感逼真度；最后是对经典洗出算法的倾斜协调通道进行改进，重新设计倾斜协调通道加速度的来源，以及转换倾斜协调未能完全模拟的持续加速度，补偿到平移加速度中，消除经典洗出算法相位延迟造成的虚假暗示，扩大运动平台的空间利用率。⑵通过运动平台位置反解的仿真，证明对偶四元数变换矩阵可以实现六自由度运动平台空间旋转和平移的统一，且具有高度的可靠性。通过改进洗出算法的静态仿真结果，表明基于模糊控制的洗出算法能够控制洗出过程中的体感误差，减小虚假暗示的幅度，能够有效提升洗出算法的动感逼真度和自适应性；基于新倾斜协调的洗出算法同样在动感逼真度和平台空间利用率上有所提升。最后依据建立的六自由度运动液压平台三维实体模型和SimMechaincs的可视化实时动态仿真平台，验证改进的洗出算法。结果表明，改进的洗出算法符合预期的设计要求，保证了改进算法的可靠性和有效性。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外运动平台的研究现状

1.3洗出算法介绍

1.4论文主要研究内容

第二章 运动学分析

2.1 三维空间坐标系的平移和变换

2.2对偶四元数变换矩阵

2.3 六自由度运动平台位置反解

2.4 仿真分析

2.5本章小结

第三章 六自由度平台的三维实体建模

3.1六自由度运动平台自由度的计算

3.2 六自由度运动平台参数设计

3.3 六自由度平台实体建模

3.4 本章小结

第四章 洗出算法的设计

4.1人体前庭系统

4.2经典洗出算法设计

4.3 经典洗出算法的仿真与分析

4.4 本章小结

第五章 改进洗出算法

5.1基于模糊控制的洗出算法

5.2 基于新倾斜协调的洗出算法

5.3本章小结

第六章 Simulink分析及可视化动态仿真验证

6.1 动态仿真介绍

6.2 Simulink建模介绍

6.3六自由度运动液压平台的动态系统仿真建模

6.4静态仿真验证

6.5 可视化动态仿真

6.6本章小结

第七章 结论与展望

7.1全文工作结论

7.2未来工作展望

参考文献

致谢

作者简介