风洞捕获轨迹试验上下机构协调运动技术研究

摘要

随着单个机构风洞捕获轨迹试验技术不断成熟和相关研究的不断深入，单个机构很多时候无法满足复杂的捕获轨迹试验要求，为此需要使用上下双机构协调运动来实现更为复杂的捕获轨迹试验和满足不断增加的需求。　　本文主要研究捕获轨迹试验上下两个机构协调运动中的运动学，机构关键部位的碰撞检测和协调运动控制策略，联合仿真技术等关键技术问题，主要研究内容如下：　　①对单个风洞捕获轨迹试验机构采用D-H法逐一建立了运动学模型，推导出了捕获轨迹试验上下机构联合的位置和速度运动学模型，并采用 MATLAB 和ADAMS对建立的运动学模型进行了仿真验证。　　②在基于上下机构运动学模型基础之上，完成了上下机构的工作空间分析，对上下机构在运动过程中易发生碰撞的部位采用OBB包围盒方法建立了碰撞检测模型，并对建立的模型进行了仿真验证，为保证上下机构协调运动的可靠性奠定了基础。　　③在基于单个单个风洞捕获轨迹试验机构的运动学模型的基础之上，对上下机构的控制策略进行设计和分析，建立了上下机构基于任务模型的三种协调运动学的位置和速度模型，对相关的控制原理实和协调控制系统进行了详细说明，并对三种协调运动学模型分别进行了仿真验证。　　④采用ADAMS与MATLAN联合仿真方法建立了上下机构的联合仿真控制模型，对上下机构的位移、速度、加速进行了联合仿真分析，并通过实验进行验证。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景及研究目的与意义

1.2 风洞捕获轨迹试验上下机构协调运动特点

1.3.1 风洞捕获轨迹试验技术研究现状

1.3.2 碰撞检测及协调运动国内外研究现状

1.4 本文的工作

2 上下机构运动学分析

2.1引言

2.2.1 坐标系定义

2.2.2 上下机构简介

2.3运动学概述

2.3.1 坐标系的平移和旋转变换

2.3.2 运动学方程的D-H表示

2.4.1 位置正运动学建模

2.4.2 位置逆运动学建模

2.5.1 速度正运动学建模

2.5.2 速度逆运动学建模

2.5.3 机构的微分运动变换

2.6.1 位置运动学仿真

2.6.2 速度运动学仿真

2.7本章小结

3 基于OBB包围盒的上下机构的碰撞检测

3.1引言

3.2上下机构工作空间计算

3.3上下机构模型的简化

3.4.1 平面OBB包围盒碰撞检测

3.4.2 空间OBB包围盒距离碰撞检测计算

3.5碰撞检测仿真分析

3.5.1 平面包围盒OBB仿真验证

3.5.2 空间包围盒OBB仿真验证

3.5.3 包围盒OBB仿真优化

3.6本章小结

4 上下机构协调运动策略研究

4.1引言

4.2协调运动系统策略分析

4.3.1 独立协调运动任务模型建立

4.3.2 分离体独立协调运控制策略

4.4.1 同步协调运动任务模型建立

4.4.2同步协调运动控制策略

4.5.1 相对协调运动任务模型建立

4.5.2相对协调运动控制策略

4.6协调控制系统

4.7仿真分析

4.7.1 独立协调运动仿真

4.7.2 同步协调运动仿真

4.7.3 相对协调运动仿真

4.8本章小结

5 联合仿真分析与实验

5.1引言

5.2联合仿真概述

5.3.1 联合仿真建模

5.3.2 建立关节驱动函数

5.4仿真分析

5.5实验验证

5.5.1 实验系统组成

5.5.2 实验过程

5.5.3 实验结果分析

5.6本章小结

6 总结与展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间参加的科研项目

B. 学位论文数据集

致谢

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