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弱碰撞半物理仿真系统的机构设计与实验

弱碰撞半物理仿真系统的机构设计与实验

引用

作者：曹睿上海交通大学

学位级别：博士

弱碰撞半物理仿真(或称半实物模拟)系统是空间试验关键技术之一,也是我国探月工程的必要试验装置,其工作核心由运动模拟器组成。为了真实地模拟空间中的碰撞运动,运动模拟器需要具有高刚度、大承载、高精度、高动态响应等特性,而弱碰撞... 详细信息

弱碰撞半物理仿真(或称半实物模拟)系统是空间试验关键技术之一,也是我国探月工程的必要试验装置,其工作核心由运动模拟器组成。为了真实地模拟空间中的碰撞运动,运动模拟器需要具有高刚度、大承载、高精度、高动态响应等特性,而弱碰撞对接的特殊性又对高频响、工作空间、各向同性有更为严格的要求。目前的运动模拟器在动态响应、工作空间及各向同性等方面都无法满足弱碰撞测试的需求。针对现有技术的不足,本文设计了一种全新的高性能运动模拟器,进行了从机构构型、尺度设计、结构设计直至驱动系统设计的一体化全面设计,并在制造装配完成后对系统的精度进行了标定,具体内容如下:(1)提出了一种双运动模拟器协作的九轴联动系统。通过对试验需求的分析,提出了一种创新的六自由度3-3正交并联机构,该机构与当前广泛采用的Stewart机构相比,需求工作空间/可达工作空间的占比很高,具有更好的动态响应特性及优良的各向同性,在工作空间内不易发生奇异,同时还具有高刚度、大承载、高精度等特点;为模拟系统进行了运动学建模、控制方案设计、以及虚拟现实系统搭建。(2)基于本文发现的一种关键点特性进行了机构尺度设计。提出了一种直观且全面的工作空间描述方法;发现并证明了运动模拟器的一类关键点特性;利用这种关键点特性提出了一种基于工作空间需求的机构尺度设计方法,其结果准确、计算量小;之后对运动模拟器的干涉和条件数进行了分析。(3)基于动态响应进行了尺度优化设计。建立了系统的等效惯性和刚度参数模型,以及机构尺度对系统的刚度、固有频率的影响关系模型;利用此模型并结合关键点和优化算法对机构尺度进行了优化设计;最终完成了运动模拟器的结构设计。(4)以提升动态响应为目标进行了驱动与传动系统设计。建立了运动模拟器的动力学模型和机电一体化数字样机;分析了驱动、传动系统与驱动能力需求之间的关系,并对驱动传动系统进行了综合设计;最后通过实验对模拟器的综合性能进行了考核。(5)全面分析了系统运动精度的影响因素,建立了机构运动学参数误差对输出精度的影响关系模型;提出了以外部测量标定法为基础并辅以内部测量的标定方法;建立了两种运动学参数辨识模型,并利用计算机实验进行了性能评估;提出了一套完善可行的标定实验方案,并利用此标定方案对系统进行了标定,保证了对接过程的模拟精度。

关键词：运动模拟器并联机构 3-3正交尺度设计工作空间空间弱碰撞半实物仿真

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复杂光机部件仿真平台结构设计与研究

复杂光机部件仿真平台结构设计与研究

引用

作者：徐亚辉长春工业大学

学位级别：硕士

本文针对信息使能的复杂光机功能部件制造关键技术,设计出一种复杂光机部件仿真平台,该仿真运动模拟平台,不仅能够在实验室中模拟飞行器空中的飞行姿态,还可以模拟振动环境。进而可以在实验室中,模拟航拍设备飞行姿态以及振动对图像的... 详细信息

本文针对信息使能的复杂光机功能部件制造关键技术,设计出一种复杂光机部件仿真平台,该仿真运动模拟平台,不仅能够在实验室中模拟飞行器空中的飞行姿态,还可以模拟振动环境。进而可以在实验室中,模拟航拍设备飞行姿态以及振动对图像的影响试验,从而减少真实飞行试验次数,以降低实验成本和缩短产品的研制周期。针对航拍设备空中工作环境的复杂化,本文遵循方案的可行性与满足真实试验环境要求,设计出多套方案,并通过三维模型仿真与优化分析,最终设计出一种多自由仿真运动模拟平台。本文针对该仿真运动模拟平台主要进行了以下设计与研究。(1)设计并构建复杂光机功能部件地面仿真平台基于技术指标,结合机械结构设计思想,设计出满足航拍模拟测试的试验台结构方案,通过模块化设计思想,利用三维建模软件CATIA建模,通过对各方案的加工难易、控制的分析,选定最终设计方案。以Stewart平台为姿态扰动发生装置,电磁振动器为振源的仿真试验台,并采用分析软件Workbench对振动台进行模态分析以及优化设计,确定振动台结构选型。(2)对复杂光机部件仿真运动模拟器进行运动学分析运动学分析,主要是利用欧拉角变换建立相应的数学模型,基于二维余弦矩阵变换、雅克比矩阵和极坐标搜索方法,分别解出相应动平台的位置、速度、加速度,并可以确定动平台、驱动杆件以及静平台之间的位置关系,最后通过MATLAB编程结合反解方程求解,计算出运动平台的工作空间。(3)对复杂光机部件仿真运动模拟器进行动力学分析通过ADAMS软件,对复杂光机部件地面空中环境仿真试验台进行运动及动力学分析。对仿真平台工作中,为实现各种位姿时,各运动部件的速度、加速度、角速度等相关运动关系以及各运动铰点进行了力学分析。从多方面验证,所设计的仿真模拟试验台机械结构的准确。

关键词：多自由度运动模拟器 Stewart平台运动学反解动力学仿真

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基于位姿优化的六自由度运动平台的运动学标定

基于位姿优化的六自由度运动平台的运动学标定

引用

作者：魏名建哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着“神州”系列飞船的成功发射,空间交会对接的研究愈发具有重要价值,航天器的空间交会对接技术成为我国当前进行空间探索亟待解决的关键技术。为了确保交会对接的顺利完成,需要在地面上进行大量的仿真实验,而作为半物理仿真系统的核... 详细信息

随着“神州”系列飞船的成功发射,空间交会对接的研究愈发具有重要价值,航天器的空间交会对接技术成为我国当前进行空间探索亟待解决的关键技术。为了确保交会对接的顺利完成,需要在地面上进行大量的仿真实验,而作为半物理仿真系统的核心部件,六自由度运动模拟器的精度是评价系统仿真质量的重要指标之一。为了使六自由度运动平台能够有效、准确地模拟对接飞行器之间的相对运动,对六自由度运动平台的运动精度提出了较高的要求。因此,本课题从研究如何提高六自由度运动模拟器位姿精度的相关技术问题入手,涉及到误差建模、运动学标定及位姿优化选择等方面内容,从减小误差、提高精度的角度对六自由度运动模拟器进行研究,对其今后相关技术的推广应用将起到理论支持作用。本文以哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所研制的六自由度运动模拟器为结构模型,根据运动学方程以及并联机构的环路特性,建立了六自由度运动模拟器的位姿误差模型,并研究了六自由度运动模拟器的外部标定技术,提出基于运动学反解的外部标定方法,并完成了全部标定计算工作。首先,以六自由度运动模拟器运动学反解模型为基础,建立了标定模型,通过最小二乘算法和迭代算法求解六自由度运动模拟器的结构参数误差。其次,基于以上误差模型,通过Matlab对标定过程进行仿真,为提高六自由度运动模拟器的位姿精度提供了理论依据。由于测量位姿在运动学标定中具有重要意义,提出了基于遗传算法的位姿选择方案,并通过数值仿真进行验证。最后,拟定了利用三坐标测量机的位姿测量实验及基于反解误差模型的运动学标定实验。参数辨识的数值仿真结果表明本文建立的参数辨识模型简单、求解速度快、精度高;并通过两个位姿组的对比仿真,证实基于遗传算法的位姿优化的可行性。

关键词：运动模拟器运动学标定位姿优化

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1PT+3TPS型并联运动平台智能控制系统的设计与实现

1PT+3TPS型并联运动平台智能控制系统的设计与实现

引用

作者：曹金龙电子科技大学

学位级别：硕士

并联机构在现代工程领域中的应用越发广泛,本文以1PT+3TPS型并联机构的两款应用实例:动感运动模拟器和并联钻床的运动控制系统为研究对象,对动感运动模拟器和并联钻床运动控制系统的软硬件设计和功能实现进行了较为深入系统的研究。针对... 详细信息

并联机构在现代工程领域中的应用越发广泛,本文以1PT+3TPS型并联机构的两款应用实例:动感运动模拟器和并联钻床的运动控制系统为研究对象,对动感运动模拟器和并联钻床运动控制系统的软硬件设计和功能实现进行了较为深入系统的研究。针对1PT+3TPS型并联机构进行了自由度计算、位置反解分析和运动学分析,得到了并联机构动平台位置姿态和驱动支链长度的映射关系以及动平台运动速度和驱动支链伸缩速度的映射关系。将强化学习(reinforcement learning)思想和PID控制算法相结合,设计了一种基于强化学习的自适应PID控制器,该型控制器结合了PID控制的鲁棒性和机器学习的智能性特点,使该控制器在控制过程中能在线自整定PID参数,具有优良的控制性能。针对1PT+3TPS并联型动感运动模拟器,搭建了其硬件控制平台,设计并实现了其控制软件系统,该系统由USB数据接收模块、中心控制模块、运动反解模块、自适应PID控制模块和MODBUS数据传输模块组成。该控制系统可接收电脑端游戏软件中的姿态数据,驱动执行机构做相应运动,实现运动模拟器姿态和游戏中角色姿态的同步,使游戏玩家有身临其境之感。实验结果表明,该运动控制器姿态模拟响应速度快、同步效果好。针对1PT+3TPS型并联钻床,设计并实现了一款并联钻床运动控制器。以工控机和运动控制卡为控制硬件平台,在控制软件方面设计并实现了一种通过手柄控制并联钻床钻头位姿的控制方法,设计了粗细调切换模式,实现了快速精准的手动调姿;提出了一种利用传感器测量自动对齐钻孔法线方向的自动调姿方法,提高了调姿的精度和速度;设计并实现了并联钻床的示教再现加工系统,在加工一批相同零件时,只需对首个零件的加工过程进行示教,对后续零件的加工便可自动再现完成,提高了加工效率。

关键词：并联机构强化学习 PID控制运动模拟器并联钻床

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空间对接机构及六自由度仿真试验台研究

空间对接机构及六自由度仿真试验台研究

引用

作者：张元哈尔滨理工大学

学位级别：博士

空间对接机构是在轨航天器对接的关键装备,其对接机构构型的合理性是对接领域的核心部分,也是实现太空对接任务顺利完成的重要保证。为了提高对接机构的可靠性,确保方案设计的合理性,对接机构往往需要结合对应的地面六自由度仿真试验台... 详细信息

空间对接机构是在轨航天器对接的关键装备,其对接机构构型的合理性是对接领域的核心部分,也是实现太空对接任务顺利完成的重要保证。为了提高对接机构的可靠性,确保方案设计的合理性,对接机构往往需要结合对应的地面六自由度仿真试验台来模拟太空环境进行样机实测分析,确保其具有良好的性能。本文针对空间对接机构交会对接的实际需求,通过分析交会和对接过程的运动特性,进行三爪式空间对接机构及六自由度仿真试验台的构型设计,以数值模拟和实验研究的手段对其设计的合理性及应用的安全有效性展开相关研究。具体研究内容包括:通过对空间对接机构位姿的运动学特性进行分析,建立主被动对接机构的位姿数学模型,包括各部分相应坐标、各姿态参数和参数间的相互转换关系;通过对空间对接机构的动力学特性进行分析,建立对接机构对接过程的动力学模型,进行主被动钩爪的运动学以及钩爪碰撞力与缓冲动力学的研究,对后续三爪式空间对接机构与六自由度仿真试验台的构型设计具有一定的理论指导意义。设计了三爪式空间对接机构,该对接机构具有捕获范围大、重量轻、对接可靠性高、检测及控制方便等优点,满足对接机构的设计要求。以三爪式对接机构为研究对象,建立对接机构对接过程中的动力学模型,分析钩爪碰撞与缓冲过程的动力学特性;并对机构在对接过程中的关键部件一钩爪进行静力学有限元仿真与振动模态分析,通过对其结构尺寸进行参数优化设计,解决对接过程关键部件的结构力学强度以及激振共振问题。建立三自由度运动模拟器对接过程动力学模型,分析其球关节摩擦力矩、对接机构接触力矩和主被动平台动力学特性,以及试验台对接位姿误差分析,并进行控制策略研究以期提高运动精度。在此基础上,开展立式对接试验台和复合式对接试验台的整体构型设计,对接试验台由吊装式四自由度运动模拟器和两自由度运动滑台构成,具有实现偏航、滚转、俯仰以及水平和垂直方向运动的六个自由度模拟功能,可实现航天器空间对接过程的试验模拟。依据试验台的动、静态稳定性准则,提出一种采用Sm稳定裕度与Sne能量裕度法的联合判定方法,实现复合式对接试验台处于静态和动态两种形式下的稳定状态判定,满足稳定性要求。基于理论研究与优化结果,研制三爪式对接机构和立式六自由度仿真试验台的物理样机,并对其运动性能、功能指标以及力学性能进行整机联合特性测试实验、对接机构与试验台的联合仿真实验,实验结果与理论分析结果一致,验证两物理样机设计的合理性。

关键词：对接机构仿真试验台位姿误差稳定性运动模拟器物理样机

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六自由度坦克驾驶模拟器开发

六自由度坦克驾驶模拟器开发

引用

作者：李营吉林大学

学位级别：硕士

本文对基于虚拟现实的驾驶训练模拟器进行了介绍和研究,并开发了六自由度坦克驾驶模拟器。介绍了虚拟现实的发展与应用,阐述了基于虚拟现实的坦克驾驶模拟器的原理与系统构成,分析并建立了由六自由度并联机器人构成的运动模拟控制系统,... 详细信息

本文对基于虚拟现实的驾驶训练模拟器进行了介绍和研究,并开发了六自由度坦克驾驶模拟器。介绍了虚拟现实的发展与应用,阐述了基于虚拟现实的坦克驾驶模拟器的原理与系统构成,分析并建立了由六自由度并联机器人构成的运动模拟控制系统,建立了坦克虚拟驾驶动力学模型,在Windows 2000 操作系统下,使用Multigen Creator 建立了坦克驾驶模拟器视景系统的场景模型,运用独立于操作系统的三维图形库和具有良好跨平台移植能力的程序设计语言OpenGL,以及OpenGVS 软件,结合Microsoft Visual C++ 6.0 面向对象的编程技术,设计开发了坦克虚拟驾驶模拟器。通过试验验证,所开发的驾驶运动系统能够实时跟随视景坦克模型的行驶动作,模拟出坦克启动、加速、刹车、转向、颠簸等运动状态,以及开炮时引起的振动。驾驶人员在虚拟驾驶模拟器的座椅上进行模拟驾驶时,能够体验到实际坦克驾驶的各种体感。

关键词：虚拟现实六自由度坦克驾驶运动模拟器视景仿真

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6-PSS并联机构的动力学建模与控制

6-PSS并联机构的动力学建模与控制

引用

作者：余毅杰浙江理工大学

学位级别：硕士

随着运动模拟器在驾驶训练、航空航天等领域需求的提升,越来越多的学者开展了关于运动模拟器的研究。其中,并联运动模拟器凭借承载能力强、刚度大和累积误差小等优点更是成为研究的热点,但是存在工作空间小的问题。本文提出一种6-PSS(P... 详细信息

随着运动模拟器在驾驶训练、航空航天等领域需求的提升,越来越多的学者开展了关于运动模拟器的研究。其中,并联运动模拟器凭借承载能力强、刚度大和累积误差小等优点更是成为研究的热点,但是存在工作空间小的问题。本文提出一种6-PSS(P:移动副;S:球副)并联机构,在保持一般并联机构优点的同时拥有较大的工作空间和较快的运动速度,可作为运动模拟器的底座,实现所需运动的模拟。论文主要以所设计的6-PSS并联机构为研究对象,分析其运动学性能和建立其动力学模型。设计控制算法提升控制效果,搭建样机,通过实验对所设计算法进行验证。主要研究内容如下:分析6-PSS并联机构的运动学,利用闭环矢量法求解了机构的位置逆解表达式。根据各部件的几何关系和约束条件,采用全局搜索法对机构的位置和姿态工作空间分别进行了分析。分析6-PSS并联机构各部件的速度与加速度,并得到相应的雅可比矩阵。使用虚功原理法分析机构的动力学,得到机构的逆动力学方程。通过Matlab编程结果与Adams仿真结果进行对比,验证分析的正确性。设计摩擦模型作为控制系统的前馈减轻摩擦对于机构运动产生的影响,提高控制的精度。加入动力学前馈以消除稳态误差对控制产生的影响。引入模糊控制算法,使控制系统具有良好的鲁棒性,并对基于摩擦前馈和动力学前馈的模糊PD控制器进行设计。由于模糊控制算法可能会降低控制精度和系统动态品质,因此引入滑模控制提升控制的抗干扰能力,控制精度以及动态性能。本文设计了基于模糊自适应的非奇异终端滑模控制器和相应控制律,使跟踪误差可以在有限时间内收敛到零,防止出现控制奇异问题,提升控制系统的鲁棒性。搭建样机和控制平台,通过所设计的控制算法编写相应的Matlab和Simulink程序,利用d SPACE工具箱进行6-PSS并联机构的轨迹跟踪实验。将所反馈的数据进行整理,对比不同控制算法下的误差分析图证明所设计的控制算法确实使控制效果得到了显著的提升。本文对所设计的6-PSS并联机构作为运动模拟器具有重要的参考意义,所设计的控制算法对于提升控制效果也有重要的实际意义。

关键词：并联机构运动模拟器运动学分析逆动力学建模滑模控制

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应用于运动模拟的Stewart平台设计与研究

应用于运动模拟的Stewart平台设计与研究

引用

作者：曲东明山东理工大学

学位级别：硕士

并联机器人相较于串联机器人具有负载大、精度高、动态响应好等优点,在运动模拟、航空航天、智能农业等众多领域中起着重要作用。并联六自由度Stewart平台是典型的并联机器人,也被称为Stewart平台,自面世以来,便吸引了国内外学者的广泛... 详细信息

并联机器人相较于串联机器人具有负载大、精度高、动态响应好等优点,在运动模拟、航空航天、智能农业等众多领域中起着重要作用。并联六自由度Stewart平台是典型的并联机器人,也被称为Stewart平台,自面世以来,便吸引了国内外学者的广泛关注。平台拥有六个自由度,能实现俯仰、横滚、偏航、升降、纵向和侧向移动等运动特征,将并联六自由度Stewart平台应用于运动模拟领域,例如飞行模拟器、车辆驾驶模拟器、空间交会对接模拟器等,可以降低训练成本、提高实验安全性。并联机器人的研究水平影响着我国工业的发展,本文针对应用于运动模拟的高精度Stewart平台进行设计与研究,主要研究结果如下:(1)根据运动模拟设备高精度、大负载等工作需求,本文设计了6-RR-RP-RR型并联六自由度Stewart平台作为运动模拟设备。首先,建立了双端轴偏置虎克铰结构的平台运动学模型,运用牛顿拉夫逊法进行运动学反解求解,并对平台衍生运动产生的误差进行补偿;其次,针对传统运动学正解方法求解速度慢、结果易发散、求解精度低等问题,提出了区间分析-遗传算法,将其用于运动学正解求解工作中。(2)对平台轨迹规划进行研究,将S曲线加减速算法与前瞻算法相结合,使平台在运行过程中能避免瞬时性变化,提高平台运行效率。对平台通讯系统进行设计,确定了Ether CAT通讯总线方案,完成了主站、从站的设计,并引入Canopen协议作为应用层的实现。(3)在完成运动学控制算法和轨迹规划算法的编程之后,对并联六自由度Stewart平台进行结构设计和关键部件的选型工作。平台采用了电机内置式布局,完成了驱动电机和滚珠丝杠等关键部件的选型设计,改进了轴偏置虎克铰结构以提高平台负载和运动空间,最终搭建了应用于运动模拟设备的并联六自由度Stewart平台试验样机。(4)对本文提出的运动学算法进行仿真检验,检验运动学算法的正确性。通过比对相同实例下的传统运动学正解方法与本文提出的区间分析-遗传算法的求解速率,证明了本文提出的区间分析-遗传算法的计算效率能提高32%～37%左右。最后,参照国家标准对试验样机进行重复定位精度测试,结果表明:本文所设计的应用于运动模拟设备的并联六自由度Stewart平台能达到8μm的重复定位精度,满足使用需求。

关键词：运动模拟器 Stewart平台运动学区间分析-遗传算法结构设计

来源：评论

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2RPS/2UPS并联机构分析及应用研究

2RPS/2UPS并联机构分析及应用研究

引用

作者：李特奇安徽理工大学

学位级别：硕士

经济全球化推动制造业蓬勃发展,也因此推动了国内外研究者对机构学的研究热情。串联机构和并联机构分别成为热门的机构学研究对象。串联机构的基本原理已经逐渐走向成熟,商业应用十分广泛。并联机构作为机构学的“后起之秀”,仍具有很... 详细信息

经济全球化推动制造业蓬勃发展,也因此推动了国内外研究者对机构学的研究热情。串联机构和并联机构分别成为热门的机构学研究对象。串联机构的基本原理已经逐渐走向成熟,商业应用十分广泛。并联机构作为机构学的“后起之秀”,仍具有很大的研究潜力,各项理论还需完善。半个世纪以来,以Gough-Stewart机构为代表的6自由度并联机构为研究对象,学界和产业界取得了丰硕的成果。然而6自由度并联机构各支链运动耦合度高,正解求解十分繁琐,对控制单元和执行单元要求极高,因此造价高昂。为了寻找更合适的机构用做运动模拟器,本文将串联机构和并联机构比较,选择以并联机构设计一种运动模拟器。基于车辆在路面的运动特征并结合当下并联机构的发展动态,本文优选出一种少自由度并联机构,作为运动模拟器,该机构构型为2RPS/2UPS。分别对2RPS/2UPS并联机构的自由度、构型、运动学、工作空间进行了分析,最后将该并联机构应用于运动模拟器并进行了有限元分析。结果表明将2RPS/2UPS并联机构应用于运动模拟器具备可行性。第一,对2RPS/2UPS并联机构自由度和方位特征集进行分析,同时对于机构驱动副的选择也进行了相关分析,最终确定了该机构合理的输入选取;根据空间机构基本运动链理论,对机构进行耦合度分析,得到该机构的耦合度。最后利用螺旋理论分析并联机构受到的约束,结合修正的Grübler-Kutzbach公式对2RPS/2UPS并联机构自由度进行分析。第二,对并联机构进行运动学分析,通过封闭矢量法建立机构位置反解方程组,利用牛顿-拉弗森迭代法进行了机构位置正解分析。利用虚设机构法建立了并联机构的一、二阶影响系数矩阵,得到了机构输入空间对工作空间速度和加速度的线性映射。通过Adams View软件建立2RRS/2UPS机构模型,再利用微分法和Adams View运动学仿真进行了数值验证,确定了一阶影响系数矩阵的正确性。最后基于Adams View软件对机构进行了逆运动学仿真,得到各支链位移、速度和加速度的空间变化曲线图。仿真结果表明机构的运动曲线光滑连续,几乎不产生突变。第三,分析了对机构工作空间产生影响的因素。使用Monte Carlo法对2RPS/2UPS并联机构的工作空间进行分析,绘制了求解步骤图,并借助MATLAB软件编辑相关程序,求解得到该并联机构的工作空间点集图。接着对机构进行了性能指标分析。第四,将2RPS/2UPS并联机构应用于运动模拟器,并绘制其工作简图。对2RPS/2UPS并联运动模拟器进行有限元分析,内容包括模态、静力学、动力学分析,得到了机构频率、应力应变等数据。该分析为并联机构模拟器的实际应用提供充分的理论支撑。图[82]表[9]参[73]

关键词：并联机构自由度运动学工作空间运动模拟器

来源：评论

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三自由度运动模拟系统的研究

三自由度运动模拟系统的研究

引用

作者：崔玉定吉林大学

学位级别：硕士

本文所研究的重点主要是通过三自由度运动模拟系统对运动进行同步记录与运动同步再现。运动同步记录与再现技术,就是通过运动同步记录装置,把所需的运动信号以及现场的视频和音频信号一起同步记录下来,之后再通过运动再现装置(以并联运... 详细信息

本文所研究的重点主要是通过三自由度运动模拟系统对运动进行同步记录与运动同步再现。运动同步记录与再现技术,就是通过运动同步记录装置,把所需的运动信号以及现场的视频和音频信号一起同步记录下来,之后再通过运动再现装置(以并联运动平台—运动模拟器为运动模拟载体),将运动、视频和音频信号同步地再现出来的一项技术。三自由度的运动同步记录与同步再现技术在军事、航空航天、车辆试验以及游戏业有着广泛的用途,本实验室为总装备部研制的3自由度振动模拟系统平台已经创造了很大的价值,期待该技术可以在未来创造出巨大的经济价值和社会价值。本文结合吉林省应用基础项目“3自由度运动的同步记录与同步再现技术研究”(20010586)和总装备部的“3自由度振动模拟系统平台”项目,通过分析国内外并联机构理论、运动模拟器、数字视频及无线网络通讯等技术,全面、深入、系统地研究了运动同步记录及同步再现技术体系。首先对具有约束的三自由度运动模拟器所具有的空间自由度进行了理论分析,对它的位姿反解、正解进行了具体的推导,得到了满意的控制算法。然后通过加速度传感器建立了新的3-DOF运动记录方法,并对非对称液压缸采用不同于传统的建模方法。本系统采用了硬件闭环位置伺服控制系统,达到了良好的控制效果。并且在Windows98系统和VC++6.0编译环境下编写了控制程序以及相关软件的调试开发。对3-DOF运动模拟系统进行的运动同步记录与同步再现的多次实验以及长时间的工作使用可以表明系统硬件选取与设计合理,控制算法可行,软件运行可靠,说明本文的3-DOF运动模拟系统采用的运动同步记录与运动再现模拟方法是正确的。

关键词：运动同步记录运动同步再现运动模拟器多线程技术网络通信数字视频伺服控制

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