基于三坐标测量仪的Stewart平台标定技术

针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.     

研究用飞行模拟器点对点采集系统

为了使高逼真度研究用飞行模拟器满足更多机型的实验需求,加快座舱面板的重构速度,提出了一种基于CAN总线的分布式点对点采集系统.分析了采集系统的特点,给出了点对点采集系统的软硬件结构,并针对其特点进行了层次划分.基于嵌入式处理器构建通用采集卡,使用面向对象方法对采集系统软件进行实现.将点对点采集系统应用于构建737系列模拟器座舱,结果表明,该系统可以减少面板变更影响,降低系统重构难度.     

基于位置控制的液压操纵负荷系统

从理论上分析了基于位置控制的液压操纵负荷系统的力感模拟原理,阐明了力感模拟效果的影响因素为位置控制回路的带宽、综合刚度及操纵力引起的位置扰动。在理论分析的基础上,借助计算机仿真方法,阐述了根据模拟对象的特性和仿真精度确定位置控制回路的带宽和综合刚度的方法,并提出了设计原则。指出位置控制回路的带宽应等于10倍仿真模型的转折频率,在满足二自由度系统模拟单自由度系统的模拟精度要求下,综合刚度应取3～10倍的液压弹簧刚度。通过时域和频域的计算机仿真证明了本文设计方法的可行性,仿真结果也证明了理论分析的结果是正确的。     

六自由度并联运动平台动力学建模及分析

通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学,给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向,运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况,为并联运动平台的设计优化以及动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。     

正交并联多自由度加载试验系统研究

针对传统的单轴加载系统无法实现对接机构组合体疲劳试验所需的多维广义力加载问题,结合六自由度并联机构的特点,提出了一种基于正交并联机构的多轴加载试验系统,并对系统结构组成、动力学关系以及系统整体控制策略等方面进行了研究。利用Newton-Euler法对加载系统静态加载和动态加载进行了动力学建模,并以此建立了广义力反解Simulink模型,实现了广义力到作动器期望输出力的解算。将解算得到的结果输入各作动器驱动力控制系统中,利用PID控制及动压反馈使各作动器响应特性达到了要求。为避免六维力传感器带来的高昂成本,系统采用基于作动器输出力闭环的整体控制方案进行了动态加载试验。试验结果表明,系统加载误差小于1%,能够实现对组合体的精确加载,为其疲劳和可靠性测试提供了精准的试验数据。     

基于二维搜索的Stewart平台工作空间分析方法

为了在不影响分析精度的前提下,减小利用空间搜索法进行Stewart平台工作空间分析过程中的计算量,提出一种利用Newton Raphson方法对Stewart平台单自由度运动范围进行求解的数值方法.将该方法应用在Stewart平台工作空间的研究中,实现了利用二维空间搜索法对工作空间的分析,与传统空间搜索方法相比,减小了搜索维数和计算量.通过算例证明,二维空间搜索法能够快速准确地计算出Stewart平台在不同位姿下的工作空间,利用二维空间搜索法可以对工作空间的其他子空间进行分析,并且该方法还可以应用在其他形式并联机构的工作空间分析中.     

基于运动学正解的三转动并联机构迭代补偿控制

首先建立三转动并联机构的运动学方程,研究该并联机构的运动学反解和运动学正解,然后建立该机 构的动力学方程并分析其动力学特性．基于该机构研制了能复现自行武器行进时的车体姿态变化过程的动态模拟器 试验台．该试验台利用运动学反解算法进行闭环控制,并采用基于运动学正解的开环迭代补偿控制算法修正姿态驱 动信号,使试验台的响应逐渐逼近期望的姿态指令．测试表明该系统时域波形复现精度优于95%,验证了迭代补偿 控制的有效性．     

基于提升小波的大地形累进压缩及实时渲染

为了减轻实时交互的大地形可视化系统面临的海量数据存储、传输及渲染压力,提出一种基于提升小波实现数据累进压缩与实时粗粒度LOD渲染结合的算法.首先建立地形块的提升小波变换模型,将其简化和精化操作映射为相应的小波变换;然后基于以地形块为单位的小波变换建立块的四叉树层次结构,将构建过程中产生的小波系数采用基于间接查表的方式累进压缩存储,以形成压缩的累进地形块层次结构.基于该结构,在实时递进构造视点相关的激活地形块的同时完成数据的累进载入与实时解压,实现大地形渲染,其中地形块数据的实时解压与小波变换基于GPU实现.实验结果表明,该算法实现了有效的数据压缩,具有很高的实时解压效率以及优化的实时渲染性能.     

基于DCS的淀粉生产线自动控制系统

在介绍了马铃薯淀粉生产线工艺流程的基础上,提出并设计整套控制系统的方案.针对该控制系统中的关键技术作了简要的分析与仿真.在淀粉浓度控制方面采用常规PID控制,把淀粉浓度控制在14 Be左右.针对淀粉乳罐液位所出现的各种问题.提出利用小脑模型神经网络和传统PID复合控制的策略.仿真结果表明,该复合控制器算法减小了超调,提高了系统的控制精度,并且具备较强的抗干扰能力.现场运行结果表明,该控制系统完全达到该生产线的自动化要求,生产出来的淀粉达到了厂家的要求.     

基于COTS的飞行模拟器快速原型系统开发

基于商用货架产品(Commercial Off-The-Shelf)的思想,提出了一种开发飞行模拟器的快速原型系统。根据对原型系统基本组成的分析,采用商用货架硬件组建了基于以太网和CAN总线的分布式计算机系统,降低了硬件成本提高了可靠性和升级换代能力。根据原型系统的软件功能,确定了高效的商用开发软件,支持快速控制原型的Matlab/Simulink和RT-LAB的采用,不仅实现了复杂的飞行系统和操纵负荷系统软件的快速开发和调试,而且提高了系统开发效率,缩短了开发周期。最后结合开发的原型系统说明了采用COTS的优越性。