車載伺服升降云臺(tái)系統(tǒng)研究.pdf

1、車載升降云臺(tái)系統(tǒng)主要為在可移動(dòng)車輛上安裝可升降桅桿式承載平臺(tái),幫助車輛在運(yùn)動(dòng)過程中提高車載偵察、觀瞄及火控等光電系統(tǒng)的作用距離,同時(shí)載車能夠更好地隱蔽自己,提高生存能力。
　　 本文首先介紹了伺服云臺(tái)及車載伺服升降系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。根據(jù)車載伺服升降云臺(tái)的設(shè)計(jì)要求,升降部分依靠多級(jí)絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降,云臺(tái)由兩個(gè)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)及俯仰運(yùn)動(dòng)。具體的研究內(nèi)容如下:
　　 首先根據(jù)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),對(duì)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度校

2、核,以保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。根據(jù)升降云臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了系統(tǒng)的三自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程。并根據(jù)約束方程,推導(dǎo)了機(jī)器人的位姿正逆解的數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)機(jī)構(gòu)尺寸,分析了系統(tǒng)的工作空間。建立系統(tǒng)關(guān)鍵部件的有限元模型并進(jìn)行靜力學(xué)分析,獲得各組件的應(yīng)力及變形狀況,驗(yàn)證關(guān)鍵件韻強(qiáng)度、剛度,通過增大接觸面積及增加圓角結(jié)構(gòu)消除應(yīng)力集中。分別建立了升降機(jī)構(gòu)及云臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,求解了工作過程的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩,為電機(jī)的選擇及實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定控制提供了依據(jù)。<

3、br>　　 控制方案采用分散控制方式,系統(tǒng)的硬件由上位PC機(jī)與下位關(guān)節(jié)獨(dú)立伺服控制單元組成。利用MATALB的SimMechanics和Simulink模塊庫,建立直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、升降機(jī)構(gòu)及云臺(tái)機(jī)構(gòu)的閉環(huán)控制仿真模型,對(duì)單關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了速度、位置雙閉環(huán)的控制仿真分析。根據(jù)末端期望軌跡對(duì)系統(tǒng)三個(gè)關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真分析,以驗(yàn)證了模型的正確性。
　　 最后利用Autodesk Inventor2010T程設(shè)計(jì)軟件,根據(jù)確