六自由度搖擺臺(tái),目標(biāo)仿真模擬設(shè)備,六自由度模擬地震平臺(tái)
六自由度搖擺臺(tái),目標(biāo)仿真模擬設(shè)備,六自由度模擬地震平臺(tái)
1：系統(tǒng)組成
六自由度平臺(tái)系統(tǒng)由Stewart機(jī)構(gòu)的六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。下平臺(tái)安裝在地面的固定基座基上，上平臺(tái)為支撐平臺(tái)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)控制電動(dòng)缸的行程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的三個(gè)平移運(yùn)動(dòng)和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
各主要部分簡述如下：
1）運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
上平臺(tái)：連接需要被模擬動(dòng)作的機(jī)構(gòu)
上鉸鏈：雙回轉(zhuǎn)軸的虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接上平臺(tái)與電動(dòng)缸的活塞桿。
下鉸鏈：單虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接固定基座與電動(dòng)缸的筒體。
下平臺(tái)：安裝固定基座。
2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件
運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)（伺服控制單元）：實(shí)現(xiàn)平臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)/停止、接收上位機(jī)發(fā)來的位姿控制信息、對電動(dòng)缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、監(jiān)控伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、完成故障處理以及安全保護(hù)工作。
信號調(diào)理單元：完成與平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的各種傳感器信號、測試信號和數(shù)字I/O信號的調(diào)理，以及伺服驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)等。
3）系統(tǒng)控制軟件
運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)的軟件包括運(yùn)動(dòng)控制軟件和邏輯控制軟件。
2：系統(tǒng)工作原理
平臺(tái)的工作原理如圖2.1所示?？刂葡到y(tǒng)為分層控制結(jié)構(gòu)，監(jiān)控單元負(fù)責(zé)人機(jī)界面交互，接受用戶操作指令。并將控制信號下達(dá)給實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)。
圖2.1 系統(tǒng)原理框圖
首先，用戶輸入期望的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位姿、速度或加速度），如X向正弦運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)參數(shù)傳輸給運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)，運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)通過運(yùn)動(dòng)學(xué)反解計(jì)算出六個(gè)電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（電動(dòng)缸位移量）；然后，運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)根據(jù)六支電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和六個(gè)電動(dòng)缸的位移反饋量，驅(qū)動(dòng)六個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)六個(gè)電動(dòng)缸閉環(huán)位置控制，使六個(gè)電動(dòng)缸達(dá)到所要求的位移量，那么運(yùn)動(dòng)平臺(tái)也就達(dá)到了所期望的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，由于有極為廣闊的應(yīng)用前景，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由六支油缸，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺(tái)組成，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六只油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺(tái)、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動(dòng)感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域，甚至可用到空間宇宙飛船的對接，空中加油機(jī)的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。由于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研制，涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器，空間運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號傳輸處理、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域，因而六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標(biāo)志性象征。
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