二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)物理仿真平臺控制系統(tǒng)研究.pdf

1、船舶在海上的搖蕩運(yùn)動(dòng)主要是由海浪引起的，為了進(jìn)一步研究船舶運(yùn)動(dòng)的性能，有必要對海浪進(jìn)行研究。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬海浪，不僅給人身臨其境的感覺，而且具有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、無破壞性和安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到各國學(xué)者廣泛的研究。隨著航海和船舶技術(shù)的發(fā)展，船舶運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)同步發(fā)展起來，且并聯(lián)機(jī)構(gòu)被廣泛運(yùn)用到船舶運(yùn)動(dòng)模擬中。本文提出運(yùn)用二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模擬船舶在海上的搖擺運(yùn)動(dòng)，主要研究內(nèi)容概括如下:
　　對隨機(jī)海浪進(jìn)行分析研究，建立基于海浪

2、譜的海浪運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型;對海浪波傾角進(jìn)行建模，且根據(jù)船舶航行的實(shí)際情況修正海浪波傾角;在隨機(jī)海浪作用下，分析船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的受力情況，建立在小角度情況下船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的線性模型。利用MATLAB對上述數(shù)學(xué)模型分別進(jìn)行仿真研究。
　　設(shè)計(jì)了一種二自由度結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。運(yùn)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換法，對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，得到該機(jī)構(gòu)的位置逆解模型，推算出其位置逆解的解析解。建立Sim Mechanics的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)模型，對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行

3、了仿真研究。
　　設(shè)計(jì)了二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。推導(dǎo)出單缸液壓系統(tǒng)正反向的非線性模型及狀態(tài)空間模型，并從工程應(yīng)用的角度簡化模型，建立其正反向的傳遞函數(shù);運(yùn)用MATLAB中的SimHydraulics工具箱，建立單缸液壓閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證了液壓系統(tǒng)模型的正確性和PID控制器的有效性。
　　設(shè)計(jì)了二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的通信系統(tǒng)。對TCP/IP協(xié)議族的各層協(xié)議和套接字進(jìn)行分析討論，詳細(xì)地比較套接字

4、模式和套接字I/O模型，得到一個(gè)高效的、實(shí)時(shí)性較好的、可靠的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)介紹了上位機(jī)通信系統(tǒng)和下位機(jī)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。
　　分析研究海浪網(wǎng)格模型，對Yin模型、梯形網(wǎng)格模型、同心圓網(wǎng)格模型和二叉樹分割模型四種網(wǎng)格模型進(jìn)行比較，提出了一種層次細(xì)節(jié)的同心扇形網(wǎng)格模型;在VC++6.0中實(shí)現(xiàn)了在海浪環(huán)境下船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)視景仿真系統(tǒng)，利用同心扇形網(wǎng)格模型實(shí)現(xiàn)海浪網(wǎng)格，并考慮光照效果和海面對天空的反射效果，運(yùn)用多重紋理映射技術(shù)對海