轴耦合道路模拟试验台逆动力学及输出力控制系统研究

摘要

六自由度轴耦合道路模拟试验台是对车辆进行室内可靠性试验的先进设备，我国目前还没有能力独自开发出该类产品。本文以哈尔滨工业大学的在研项目“轴耦合道路模拟试验台”为背景，主要进行六自由度轴耦合道路模拟试验台的逆运动学、逆动力学分析，最后对试验台输出力控制系统做了初步探究。
　　六自由度轴耦合道路模拟试验台是复杂的串并联混合机构，本文利用空间矢量的约束关系，建立了试验台有关杆件及各液压作动器的长度约束方程。在已知试验台结构参数和执行机构运动规律前提下，求解出试验台各液压作动器的伸缩长度、各双臂曲柄转动角度等运动学量，完成了逆运动学的位置量分析。然后，通过对上述杆件长度矢量约束方程求一阶、二阶导数，求解出各液压作动器的伸缩速度、加速度，各双臂曲柄转动角速度、角加速度等运动学量，完成了逆运动学的速度量、加速度量分析。
　　轴耦合道路模拟试验台逆动力学模型的建立是本课题研究的核心内容。利用已经建立好的逆运动学模型，本文在忽略了运动副摩擦、省略部分构件质量的前提下，采用牛顿-欧拉法搭建了试验台各构件的逆动力学方程。通过采用合理的求解顺序，利用矢量点乘、叉乘技巧，巧妙消除了动力学方程中众多的未知约束力，在已知试验台执行机构运动规律和工作阻力条件下，本课题成功求解出试验台各液压作动器工作所需要的驱动力。
　　利用搭建好的逆运动学、逆动力学模型，通过Simulink仿真选取了液压动力机构的相关结构参数，完成了试验台动力机构的结构设计，同时建立了动力机构的传递函数。最后搭建了完整的轴耦合道路模拟试验台输出力控制系统模型，采用Simulink-ADAMS联合仿真的方式，探究了轴耦合试验台输出力控制方法，实现了六自由度轴耦合道路模拟试验台输出力控制系统的初步研究。

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第1章 绪论

1.1 课题来源与研究背景、意义

1.2 国内外道路模拟试验台发展概况

1.3 主要研究内容

第2章 轴耦合试验台逆运动学分析

2.1 引言

2.2 轴耦合试验台设计指标

2.3 轴耦合试验台结构介绍

2.4执行机构位姿描述

2.5 轴耦合试验台逆运动学分析

2.6试验台逆运动学模型验证

2.7 本章小结

第3章 轴耦合试验台逆动力学分析

3.1 引言

3.2 试验台逆动力学分析

3.3 逆动力学模型验证

3.4 本章小结

第4章 试验台输出力控制方法研究

4.1 引言

4.2试验台输出力控制方法研究

4.3 液压伺服系统建模

4.4 轴耦合道路模拟试验台输出力控制仿真

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢