检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：赵元贵电子科技大学

学位级别：硕士

运动模拟器通过模拟物理设备的运动位姿,为操作者提供逼真的操作体验，是当今机械传动技术、自动控制技术与增强现实技术高度结合发展的产物。传统的运动模拟器结构复杂、体积大、价格高，尚难进入普通百姓家庭。本文设计了一款家用型... 详细信息

运动模拟器通过模拟物理设备的运动位姿,为操作者提供逼真的操作体验，是当今机械传动技术、自动控制技术与增强现实技术高度结合发展的产物。传统的运动模拟器结构复杂、体积大、价格高，尚难进入普通百姓家庭。本文设计了一款家用型运动模拟器，在控制系统软件设计、控制策略研究及控制系统实时性分析的基础上，设计并实现了一套交互性强，实时性高，稳定性好的家用型运动模拟器的智能控制系统。本文的主要研究内容包括：　　(1) 针对家用型动感游戏运动模拟器的功能需求，通过优化运动模拟器的机械结构，降低系统成本，设计了一款家用型运动模拟器，对驱动电机进行了选型，对关键零部件进行了强度校核;(2) 推导了运动平台的位姿反解方程，分析了单轴控制系统中各个环节的运动状态方程和传递函数，建立了被控对象的数学模型，结合遗传算法优化了常规PID控制的三个增益参数，搭建了单轴常规PID控制与模糊PID控制仿真平台;(3) 对家用型运动模拟器控制系统的硬件进行了设计和选型，根据家用型运动模拟器的实际用途和使用环境，分析了控制软件的功能需求，基于 STM32 和μC/OS-III嵌入式实时操作系统，设计和实现了软件系统的整体架构以及主要应用程序，测试了软件系统的整体功能;(4) 通过引入双缓冲机制，提高了 USB 通信速率;通过优化位姿反解算法，提高了位姿反解计算效率;通过离线模糊推理运算，缩短了单轴模糊 PID 控制响应时间;基于优先级抢占式调度，通过设计时间片轮转算法，使得电机驱动任务优先并同步执行，提高了控制系统的实时性。

关键词：运动模拟器智能控制传递函数 μC/OS-III技术模糊PID

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多自由度运动模拟器动力学建模及控制研究

多自由度运动模拟器动力学建模及控制研究

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作者：梁天赋哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着自动化技术和机械加工技术的进一步发展,许多国家都很重视多自由度运动模拟器的研究,多自由度运动模拟器应用于模拟飞行器及船舶等的摇摆运动,它的动力学以及控制方法的研究,一方面有利于运动模拟器的设计和制造,另一方面可以直接... 详细信息

随着自动化技术和机械加工技术的进一步发展,许多国家都很重视多自由度运动模拟器的研究,多自由度运动模拟器应用于模拟飞行器及船舶等的摇摆运动,它的动力学以及控制方法的研究,一方面有利于运动模拟器的设计和制造,另一方面可以直接应用于实际运动模拟实验。它的发展水平标志着一个国家航空、航天、航海、路面运输及战车性能等方面的发达程度。本文研究的是多自由度运动模拟器,该运动模拟器由三轴转台和六自由度并联运动模拟器组成。六自由度并联运动模拟器可以实现空间的六自由度运动,三轴转台的外框、中框和内框可以实现无限制转动,利用三轴转台可以达到六自由度并联运动模拟器不能达到的空间,这样的组合可以延伸到空间的任何位置,从而弥补了以上两种运动模拟器单一运动时的范围限制,使得此项研究更具有理论意义和实际价值。本文首先对运动模拟器在国内外的发展进行了介绍,然后对六自由度并联转台和三轴转台进行运动学分析,求得其速度、加速度、角速度和角加速度,之后利用KANE法对混合转台进行动力学建模,计算出六个液压杆的驱动力和三个轴的轴力矩,再根据并联运动模拟器动力学反解容易的特点,通过对反解得到的力进行控制,达到对其运动位姿进行控制的目的,对电机以及液压杆进行力控法的简单研究,来说明力控法的可行性与不足之处。

关键词：运动模拟器多自由度 KANE方程力控法

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空间交会对接运动模拟器误差模型的研究

空间交会对接运动模拟器误差模型的研究

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作者：寇江伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文通过对比九自由度运动模拟器和数控机床的异同，说明了利用多体系统理论对运动模拟器进行误差建模的可行性和必要性；形成了适用于九自由度运动系统的建模方法；建立了系统的各种特征矩阵和误差补偿模型、运动模拟器的误差归化模型... 详细信息

本文通过对比九自由度运动模拟器和数控机床的异同，说明了利用多体系统理论对运动模拟器进行误差建模的可行性和必要性；形成了适用于九自由度运动系统的建模方法；建立了系统的各种特征矩阵和误差补偿模型、运动模拟器的误差归化模型和用于误差分配的误差模型，对该模型进行分析并验证了系统初始误差分配的合理性。对误差补偿的另一项关键技术——误差参数辨识进行了理论研究，并得到了用于平动轴21项几何误差的误差参数辨识模型和回转轴6项基本误差的误差参数辨识模型。\n 本文的研究内容对九自由度交会对接仿真系统研制过程中的设计、加工、装配及调试等各阶段之误差防止以及系统的误差补偿具有重要的实用意义，同时也对其它大型复杂运动仿真系统的误差分析和误差补偿具有一定的指导意义。

关键词：空间交会对接运动模拟器多体系统理论误差补偿误差辨识误差模型

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交会对接运动模拟器中三维平动系统的结构优化研究

交会对接运动模拟器中三维平动系统的结构优化研究

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作者：金飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文阐述了有关结构优化设计重要问题的国内外研究现状，重点阐述了本文在作概念设计时所选用的拓扑优化理论中的均匀化方法及变密度法，和在作细化设计时所用的零阶优化方法理论。\n 本文所用的先结构拓扑优化，即概念设计确定概念... 详细信息

本文阐述了有关结构优化设计重要问题的国内外研究现状，重点阐述了本文在作概念设计时所选用的拓扑优化理论中的均匀化方法及变密度法，和在作细化设计时所用的零阶优化方法理论。\n 本文所用的先结构拓扑优化，即概念设计确定概念形状，再细化设计，即各几何尺度的确定的设计进程，克服了传统设计中初始设计仅限于经验和直觉的缺点，使初始设计建立在科学计算的基础上，对其他机械结构设计有一定的指导意义和应用价值。

关键词：三维平动系统运动模拟器交会对接运动零阶优化结构拓扑优化

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运动模拟器动态品质浅谈

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航空精密机械工程 1988年第2期 23-28页

作者：周纪琨

随着惯性导航技术的发展,对惯性器件和飞行控制器件动态品质的要求不断提高。为了检测、标定和模拟,测试设备和运动模拟装置必须具有更高的动态指标,这就给测试设备研制人员提出一个新课题。本文将从理论和实践两方面对系统动态指标、... 详细信息

随着惯性导航技术的发展,对惯性器件和飞行控制器件动态品质的要求不断提高。为了检测、标定和模拟,测试设备和运动模拟装置必须具有更高的动态指标,这就给测试设备研制人员提出一个新课题。本文将从理论和实践两方面对系统动态指标、提高系统动态品质的条件和措施等方面进行分析,可供转台研制工作参考。

关键词：转台系统幅值误差执行元件驱动力矩动态品质复现精度运动模拟器

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船舶运动模拟器动力学建模与动感模拟算法研究

船舶运动模拟器动力学建模与动感模拟算法研究

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作者：夏雨哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

船舶运动模拟器的使用对驾驶人员熟悉船舶操作,进行驾驶模拟训练有着极大的便利,以此训练船员的操纵技能,锻炼其在不同海况下的应急能力,来尽可能的避免因人为错误操作导致的船舶失事。模拟器的核心一是建立船舶在海洋航行下的运动数学... 详细信息

船舶运动模拟器的使用对驾驶人员熟悉船舶操作,进行驾驶模拟训练有着极大的便利,以此训练船员的操纵技能,锻炼其在不同海况下的应急能力,来尽可能的避免因人为错误操作导致的船舶失事。模拟器的核心一是建立船舶在海洋航行下的运动数学模型,二是实现可视化视景系统,三是模拟驾驶舱。对船舶运动模拟器的研究具有工程和实际应用意义。基于MMG分离型建模的思想,将船体看作刚体建立船舶在风浪中的六自由度运动数学模型。MMG模型在计算船舶受到的流体动力时分别建立船体、桨、舵上的流体动力模型并考虑相互之间存在的耦合。对环境干扰力的计算,将海面上随机风简化为定常风,给出了风干扰力数学模型,根据Froude-Krylov假设,并利用箱型船将船舶外形简化为正六面体,建立了规则波中波浪干扰力数学模型。以建立的运动仿真数学模型为基础,进行旋回实验得到船舶在静水中的回转轨迹,进行Z型操纵实验来验证船舶的操纵性能。将仿真结果与自航模试验结果进行对比,参照对船舶操作性回转能力要求和船舶偏航纠正和航向稳定能力要求,验证了所建立的运动数学模型的合理性。对船舶在不同等级海况下的直航与回转运动进行了操纵仿真试验,分析影响船舶在风浪中运动时回转轨迹及摇荡运动的因素。设计用于运动模拟器的运动洗出算法,利用人体前庭感觉器官的特性,综合考虑平台运动空间与人体感觉到的加速度信号误差,确定洗出算法中的滤波器参数。最后添加音效模拟系统、模拟操纵控制设备与运动系统等各分系统完成了模拟器总体设计,在模拟器上实现了船舶在风浪中的六自由度运动模拟,满足模拟器可以改变船舶主机转速,改变模拟环境中风浪等级等功能需求。

关键词：操纵运动动力学建模运动洗出运动模拟器

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通用型运动模拟器的设计、仿真与动感赛车游戏软件开发

通用型运动模拟器的设计、仿真与动感赛车游戏软件开发

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作者：竺玉成电子科技大学

学位级别：硕士

运动模拟器可以模拟各种空间运动姿态以及颠簸、撞车和失重等运动感觉,可广泛应用到各种训练模拟器、动感影院以及娱乐设备等,具有再现性好、安全性高等优点。本文设计了一种通用型运动模拟器的结构,对其运动仿真和结构优化技术进行了研... 详细信息

运动模拟器可以模拟各种空间运动姿态以及颠簸、撞车和失重等运动感觉,可广泛应用到各种训练模拟器、动感影院以及娱乐设备等,具有再现性好、安全性高等优点。本文设计了一种通用型运动模拟器的结构,对其运动仿真和结构优化技术进行了研究,基于游戏引擎Unity3D开发了一款动感赛车游戏软件,最终实现了游戏软件与运动模拟器运动的集成。本文设计的运动模拟器具有结构简单、控制方便、通用性强等优点,有广阔的应用前景,本文的主要研究内容有:(1)提出了一种新型的四自由度通用型运动模拟器的结构设计方案,该方案采用了三自由度并联机构和旋转机构相结合的结构型式,完成了通用型运动模拟器的结构设计,对关键零件进行了强度校核。(2)构建了通用型运动模拟器的虚拟样机仿真模型,对动平台的位姿正逆解进行了研究分析,在ADAMS中进行了运动学、动力学仿真分析,提出了优化方案。(3)基于Unity3D游戏引擎,开发了动感赛车游戏软件。实现了赛车的驾驶仿真,提取了赛车运动过程中的姿态信息。(4)对赛车游戏软件开发过程中的一些关键技术进行研究,对游戏软件与运动模拟器控制系统之间的数据USB通信技术进行了分析和研究。

关键词：运动模拟器并联机构虚拟样机赛车游戏 USB通信

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基于并联机构的自行车运动模拟器设计研究

基于并联机构的自行车运动模拟器设计研究

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作者：虞俊俊北京邮电大学

学位级别：硕士

为了满足人们对自行车运动过程中沉浸感的需求，本文设计了一种三自由度的并联机构运动平台，来模拟自行车的运动过程。该自行车运动模拟器平台把虚拟现实技术与并联机构技术相结合构建而成，能够增强操作者在运动过程中的沉浸感，寓运... 详细信息

为了满足人们对自行车运动过程中沉浸感的需求，本文设计了一种三自由度的并联机构运动平台，来模拟自行车的运动过程。该自行车运动模拟器平台把虚拟现实技术与并联机构技术相结合构建而成，能够增强操作者在运动过程中的沉浸感，寓运动健身于娱乐之中，具有很好的市场前景。\n　　本文对自行车运动模拟器平台进行了较为系统的研究，为进一步实现该模拟器的加工制造和全面控制打下了坚实的理论基础。\n　　其具体工作有以下几个方面的内容。\n　　第一，研究自行车运动模拟器的交互传感器技术及其在本自行车运动模拟器中的实现。\n　　第二，设计自行车运动模拟器平台的主体结构。\n　　第三，运用最优化设计方法，以Matlab软件为工具对自行车运动模拟器结构参数进行优化。\n　　第四，研究自行车运动模拟器开放式控制系统体系结构，确定以PC+PMAC为平台的控制系统总体设计方案。\n　　第五，用Pro/Engineer软件对自行车运动模拟器平台的机构运动进行仿真。\n　　以上的理论研究结论和仿真分析结果，为并联机构的运动学正解提供了一种有效的方法，具有一定的通用性。也有助于完善自行车运动模拟器的平台控制和人机交互特性，增强运动模拟器的沉浸感。结构参数优化结果与原始设计比较，在满足工作条件前提下，取得了一定的经济效果。

关键词：并联机构自行车运动运动模拟器运动学正解

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大转角运动模拟器的设计与研究

大转角运动模拟器的设计与研究

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作者：周益林北京交通大学

学位级别：硕士

本研究从解决传统运动模拟器转角、刚度有限的角度出发,提出一种冗余并联式运动模拟器解决该难题。其主要目的是充分利用冗余并联机构结构紧凑,刚度高,力矩传递性能好等优点。主要研究内容为：首先,提出了能满足运动模拟器姿态角变化的... 详细信息

本研究从解决传统运动模拟器转角、刚度有限的角度出发,提出一种冗余并联式运动模拟器解决该难题。其主要目的是充分利用冗余并联机构结构紧凑,刚度高,力矩传递性能好等优点。主要研究内容为：首先,提出了能满足运动模拟器姿态角变化的运动机构,即三转动冗余球面并联机构。对该冗余并联机构的结构、自由度、装配条件进行了分析。然后,对运动模拟器的运动学进行了分析,主要包括运动学正解、反解、速度以及加速度的分析。根据实例计算出运动学正反解结果,并绘制位置、速度、加速度的输入输出曲线。基于运动学反解对运动模拟器的运动结构进行了图形学仿真。仿真结果将为后续研究提供理论参考。接着对运动模拟器的工作性能进行了分析。考察了连杆的结构夹角对模拟器姿态工作空间的影响。建立整机干涉数学模型的,并考察杆件布置对干涉的影响。运用螺旋理论阐述模拟器奇异问题产生的原因,并在该理论基础上构造雅克比矩阵作为模拟器奇异判断的数学条件；利用条件数对模拟器的力矩传递性能进行了分析。基于以上分析结果对比冗余与非冗余的性能进行对比,并得出冗余对力矩传递性能有一定的提升且能减少模拟器的并联奇异。利用弹性力学及小变形理论建立运动模拟器整体静力学模型,得出各个关节的受力情况和各条支链的变形情况,并在此基础上构造运动模拟器的柔度矩阵,并得出输出平台中心点在受力时的变形情况。对比冗余与非冗余的刚度与受力性能,并得出冗余时动平台的广义位移较非冗余时的小,且关节处受力更均匀。最后建立运动模拟器的三维模型,并对运动模拟器运动学和轨迹规划进行了仿真。仿真结果基本与理论设计相吻合。总的来说本研究将为工程实际提供一定的理论参考价值。

关键词：运动模拟器冗余并联机构运动学刚度模型

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基于μC/OS-Ⅲ的家用型运动模拟器智能控制系统设计与实现

基于μC/OS-Ⅲ的家用型运动模拟器智能控制系统设计与实现

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作者：赵元贵电子科技大学

学位级别：硕士

运动模拟器通过模拟物理设备的运动位姿,为操作者提供逼真的操作体验,是当今机械传动技术、自动控制技术与增强现实技术高度结合发展的产物。传统的运动模拟器结构复杂、体积大、价格高,尚难进入普通百姓家庭。本文设计了一款家用型运... 详细信息

运动模拟器通过模拟物理设备的运动位姿,为操作者提供逼真的操作体验,是当今机械传动技术、自动控制技术与增强现实技术高度结合发展的产物。传统的运动模拟器结构复杂、体积大、价格高,尚难进入普通百姓家庭。本文设计了一款家用型运动模拟器,在控制系统软件设计、控制策略研究及控制系统实时性分析的基础上,设计并实现了一套交互性强,实时性高,稳定性好的家用型运动模拟器的智能控制系统。本文的主要研究内容包括:(1)针对家用型动感游戏运动模拟器的功能需求,通过优化运动模拟器的机械结构,降低系统成本,设计了一款家用型运动模拟器,对驱动电机进行了选型,对关键零部件进行了强度校核;(2)推导了运动平台的位姿反解方程,分析了单轴控制系统中各个环节的运动状态方程和传递函数,建立了被控对象的数学模型,结合遗传算法优化了常规PID控制的三个增益参数,搭建了单轴常规PID控制与模糊PID控制仿真平台;(3)对家用型运动模拟器控制系统的硬件进行了设计和选型,根据家用型运动模拟器的实际用途和使用环境,分析了控制软件的功能需求,基于STM32和μC/OS-Ⅲ嵌入式实时操作系统,设计和实现了软件系统的整体架构以及主要应用程序,测试了软件系统的整体功能;(4)通过引入双缓冲机制,提高了USB通信速率;通过优化位姿反解算法,提高了位姿反解计算效率;通过离线模糊推理运算,缩短了单轴模糊PID控制响应时间;基于优先级抢占式调度,通过设计时间片轮转算法,使得电机驱动任务优先并同步执行,提高了控制系统的实时性。

关键词：运动模拟器智能控制传递函数 μC/OS-Ⅲ 模糊PID

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