双端虎克铰型并联六自由度平台运动及其控制系统的研究

摘要

六自由度平台自从被D.Stewar提出以来，已经得到了国内外学者的广泛关注和研究。由于六自由度平台具有并联机构的优点，所以其在众多领域内都有了广泛的应用。本课题研究的是双端虎克铰型并联六自由度运动平台，与球铰相比，虎克铰具有更大的转角范围，可以使平台具有更大的工作空间。本文将对双端虎克铰型并联六自由度平台进行理论分析和研究，具体研究内容如下:
　　首先本文简要介绍了六自由度运动平台的发展历史、研究现状及应用，对六自由度运动平台进行了详细的运动学和动力学分析并通过Adams软件对平台进行运动学仿真。运用Ansys软件对平台进行模态分析，通过前三阶固有频率变形图和节点位移云图可以得出平台与振动源是否会发生共振。
　　其次本文对六自由度运动平台的液压系统进行了理论分析并绘制了六自由度运动平台的液压系统原理图，然后根据技术要求完成系统关键元器件的计算和选型工作，并对伺服阀、齿轮泵、位移传感器的工作原理进行了介绍。
　　最后为了提高六自由度运动平台控制系统的控制精度和响应速度，我们对模糊PID控制器进行了设计。通过MATLAB软件的仿真比较，我们得出模糊PID控制器具有稳定性好、快速性好、适应性强等优点。在一定范围内增大阻尼比和固有频率可以提高系统的动态性能，这些参数的研究也为后续平台的改进和系统的优化提供了参考。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．2 六自由度并联机构简介

1．3 国内外研究历史与现状分析

1．4 六自由度平台的应用

1．4．1 运动模拟器

1．4．2 微型并联机构

1．4．3 并联机床

1．4．4 娱乐设备

1．5 课题研究内容及研究方法

第二章 六自由度平台的结构设计及运动学分析

2．1 引言

2．2 六自由度运动平台的机构分析

2．3 六自由度运动平台的运动学分析

2．3．1 位置反解

2．3．2 速度反解

2．3．3 加速度反解

2．3．4 运动学正解

2．4 六自由度运动平台的结构设计

2．4．1 六自由度运动平台的结构及技术参数

2．5 六自由度运动平台的运动学建模及仿真

2．5．1 六自由度运动平台三维模型的建立

2．5．2 六自由度运动平台的运动学仿真

2．5．3 仿真分析

2．6 本章小结

第三章 六自由度运动平台的动力学和模态分析

3．1 引言

3．2 六自由度平台动力学方程的建立

3．2．1 六自由度运动平台坐标系的建立

3．2．2 驱动力和驱动力矩

3．2．3 动力学方程的建立

3．3 六自由度运动平台的动力学分析与仿真

3．4 模态分析

3．4．1 液压缸建模

3．4．2 液压缸的模态分析

3．5 本章小结

第四章 六自由度运动平台液压伺服系统的设计

4．1 引言

4．2 液压伺服系统简介

4．3 液压系统的设计及各部件选型

4．3．1 液压系统油源的选择

4．3．2 液压伺服系统控制方式的选择

4．3．3 液压系统的设计

4．3．4 伺服液压缸的设计

4．3．5 液压缸传递函数的建立

4．3．6 液压泵的选型

4．3．7 伺服阀的选择

4．3．8 伺服阀传递函数的建立

4．3．9 位移传感器的选型

4．4 本章小结

第五章 六自由度运动平台的控制系统设计及仿真

5．1 引言

5．2 六自由度运动平台的工作原理

5．3 控制系统硬件系统的简介

5．4 控制系统软件系统的简介

5．4．1 上位机软件部分简介

5．5 控制系统算法的研究

5．5．1 PID控制的简介

5．5．2 模糊PID控制的简介

5．6 控制系统的设计及仿真

5．6．1 模糊PID设计

5．6．2 基于simulink的控制部分仿真分析

5．7 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况