【正文】 ................................................................................................ 17 PLC 程序指令 ..................................................................................................................... 20 5 液壓伺服系統(tǒng)的建模與仿真 ................................................................................................... 25 六自由度運動平臺系統(tǒng)的 總體設計 ................................................................................. 25 數(shù)學模型的建立 ................................................................................................................. 25 單個作動器的數(shù)學模型 .............................................................................................. 26 系統(tǒng)的控制及仿真 ............................................................................................................. 26 基于常規(guī) PID 的控制系統(tǒng)仿真研究 ......................................................................... 26 基于 BP 神經網絡的控制算法 ................................................................................... 27 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 仿真實現(xiàn) ...................................................................................................................... 28 6 液壓運動平臺的運動仿真 ....................................................................................................... 30 液壓平臺的基本結構設計 ................................................................................................. 30 虛擬樣機的建立與仿真 ..................................................................................................... 31 零件建模 ...................................................................................................................... 31 裝配設計 ...................................................................................................................... 32 運動分析 ...................................................................................................................... 33 結束語 ................................................................................................................................. 36 7 結論與展望 ............................................................................................................................... 37 致謝 ............................................................................................................................................... 38 參考文獻 ....................................................................................................................................... 39 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 1 緒論 課題背景及意義 六自由度平臺的研制對艦船運動規(guī)律的研究起著重要的作用平臺可以在實驗室中模擬艦船在海上航行時搖擺的情況將艦船在海洋中搖擺的姿態(tài)和運動真實地再現(xiàn)出來并能檢測艦載直升機系統(tǒng)和各分系統(tǒng)在各種搖擺和位置姿態(tài)下的動態(tài)和靜態(tài)技術性能。 六自由度平臺可以進行船舶運動和結構動力學研究同時也是駕駛員航海訓練的一種良好設備可以將艦載武器和設備儀器放在平臺上進行陸地實驗減少海上實驗次數(shù)這樣就降低了實驗成本和研究周期。 目前運動模擬技術己成為多快好省達到研究艦船運動和訓練飛行目的的最佳途徑六自由度平臺是一種 發(fā)展快、應用廣的典型運動模擬器是一具有重大經濟價值和國防戰(zhàn)略意義的高精尖試驗設備而我國在這一領域的設計和制造水平與西方發(fā)達國家相比還有相當大的差距。 六自由度平臺發(fā)展及應用 上世紀年代末特別是年代以來并聯(lián)式機構被廣為關注成為新的熱點由于六自由度平臺具有結構剛度大、承載能力強、位置精度高、哈爾濱工程大學碩十學位論文響應快的優(yōu)點 而且可以靈活地實現(xiàn)六個自由度的三維空間運動。在制作飛行模擬器后 ,Stewart 機構逐漸成為飛行摸擬器的標準機構。 1974 年美國制定了空勤人員訓練模擬器 6DOF 并聯(lián)式運動平臺 系統(tǒng)軍用標準MILSTD1588。 1978 年澳大利亞著名的機構學專家 Stewart機構更接近于人體的結構 ,提出可將 Stewart平臺機構用作并聯(lián)機器人的主要機構 ,至此并聯(lián)機器人的研究受到許多學者的關注。 Stewart 機構在大功率裝配機器人、步行機器人、機器人手腕等方面 得到進步的發(fā)展。進入到上世紀 80 年代末以后 ,計算機工業(yè)的飛速發(fā)展為解決 Stewart 機構諸多難點提供了強有力的支持 ,對 Stewart 機構的研究和研究進入了一個新的時期。 1988 年 Merlet 教授提出了 INRIA 并聯(lián)機構的樣機。 六自由度平臺的另一個重要的發(fā)展方向 ,是作為微動機構或微型機構 ,在三維空間微小移動 ,仍具有小的土作空間 ,這種微動機構正好發(fā)揮了六自由度搖擺臺的特點 ,工作空間小大 ,但精度和分辨率都非常高。 由于六自由度并聯(lián)機構的應用日益廣泛 ,其領域不斷擴展。 在國防軍事上 ,隨著高新技術在軍事領域的廣泛應用 ,現(xiàn)代化武器裝備技術先進、價格昂貴的特點越來越突出。為解決這一難題 ,許多發(fā)達國家采取花巨資研制模擬器的對策 ,并規(guī)定凡：裝備新武器 ,必須裝備相應的模擬器。可見六自由度并聯(lián)機構的應用就船舶模擬器而言 ,其制造和應用一方面是技術水平的反映 ,另一方面也具有極高的軍事和經濟意義。 六自 由度并聯(lián)機構除了在上述領域得到極大的重視外 ,也在許多新興的領域引起廣泛的注意 ,如在航天對接模擬器 ,娛樂 (當前國內外一些游樂場所已有六自由度體感模擬器、大航海體驗館、太空穿梭機、動感電影等娛樂模擬器 ),海上鉆井平臺以及主動隔震等方面。 表 11 平臺運用案例 飛行模擬訓練器 六自由度運動 電動玩具 多自由度運動 銑床、鉆床、立式或臥式三軸切削中心 平移運動 機械起重機 由于其二力桿的特性，可用來做需要高剛性 的起重機 力與 力矩測量儀 風動測試 快速成型機 由于其能夠在高加速的情況下提供高精度， 可降低開發(fā)的時間 輪胎測試 旋轉及平移運動 坦克駕駛訓練臺 旋轉及平移運動 管道噴漆機器人 旋轉及平移運動 手術用微型機器人 利用其結構簡單、剛性高的原理，可作出精 巧的微型機器人 醫(yī)用手術平臺 可利用一個小的踏板來控制大的平臺運動 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 六自由度平臺國內外研究狀況 國外研究現(xiàn)狀 目前世界上研制大型六自由度平臺的國家較多 ,主要有加拿大、美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯、荷蘭等國，大多用于飛機（包括戰(zhàn)斗機、運 輸機和民航客機）模擬飛行訓練，在艦船、裝甲車輛、自行火炮等方面也有一些應用。用于空間對接機構研究的六自由度半實物仿真實驗系統(tǒng)，以俄羅斯和美國的系統(tǒng)最具代表性，其大型液壓六自由度運動系統(tǒng)的性能，尤其是定位精度和頻率響應特性已達到這類系統(tǒng)的極高水平。用于娛樂場所的六自由度游樂模擬平臺則是一種模擬運動載體特征，給人視覺、聽覺、觸覺以全方位真實感受的現(xiàn)代化新潮游樂設施，美國、日本等國家的一些著名游樂場所有六自由度 UFO 體感模擬臺、航空航海模擬臺，這是當代科技向游樂業(yè)滲透的產物。加拿大著名學者 Gosselin 和 Angeles 提出了平面和球面三自由度并聯(lián)機器人的優(yōu)化設計問題。Lee 和 Shah 對空間三自由度并聯(lián)機器人進行了運動學和動力學分析。 等人也在此方面進行相應的研究。美國 Hexel 公司將 6 桿并聯(lián)結構作成獨立部件應用于轉塔銑床。其主 要技術參數(shù)為工作臺直徑 710mm、行程范圍為直徑 305mm 的圓， Z 軸 178mm，最大進給速度為 ，重91kg。迄今為止 ,我們了解的虛擬軸并聯(lián)機床有二自由度、三自由度、三自由度、純移動三自由度四自由度、對稱五自由度和六自由度等類型。該公司展出的 Tricept845 加工中心 ,其體積定位精度達177。m,重復定位精度達177。m,這兩個指標距離傳統(tǒng)機床雖還有較大的差距 ,但對并聯(lián)機床已屬重大的突破 ,具有實用價值。該加工中心 采用模塊化結構。、 45186。三種布局可任選 (即分別組成臥式、傾斜和立式加工中心 )。,主軸最高速度為 3000r/min,功率為 16KW,腿的最大進給速度為 30m/min,加速度為 10m/s。我國民航于 1975年引進 Beoing707,1988 年引進 MD82 飛機飛行模擬器 ,1992 年引進 Beoing737 和 757 飛機飛行模擬器 ,近年來還引進了最新的 Beoing777 飛機飛行模擬器 ,都用于民航飛行員的培訓?，F(xiàn)在該公司正進行國內生產機型的飛機飛行模擬器的研制與生產。在微動器或稱作微動機構研究方面 ,楊宜民教授等研制出仿生型直線驅動器 ,哈爾濱工業(yè)大學 研制成了壓電陶瓷驅動的 6DOF 并聯(lián)微動機器人 ,其重復精度可達 20 納米；北京航空航天大學機器人所在自然科學基金資助下提出了用于微動操作的由兩個 3DOF 并聯(lián)機構串聯(lián)而成“串并聯(lián)”機構以及PPRS 型并聯(lián)機構微動機器人等；燕山大學 1994 年研制了基于并聯(lián)機構的誤差補償器 ,將其安裝于機器人手腕處可以補償手臂的誤差；陳墾、李嘉等研究分析了 6PSS 型 6DOF 并聯(lián)微操作手的運動學和工作空間。 1999 年 6 月在清華大學召開了我國第一屆并聯(lián)機器人與并聯(lián)機床設計理論與關鍵技術研討會，對并聯(lián)機床的發(fā)展現(xiàn)狀 ,未來趨勢以及亟待解決的問題進行了研討 ,對并聯(lián)機床在我國的發(fā)展起到了一定的促進作用。 2021 年哈爾濱工業(yè)大學流體傳動于控制研究所與武漢 719 研究所研制了一種六自由度航海模擬器，用于訓練潛艇駕乘人員和檢測各種儀表的性能 ,。因此目前面臨的任務是如何迎頭趕上技術先進國家并縮小與他們的距離。通過三維軟件畫出三維實體圖，并通過建立模型，使用 PID 控制方式提高系統(tǒng)的運動性能，利用虛擬樣機等技術對模型進行運動仿真，對其的可靠性等相關性能進行分析比較，來證明其方法的可行性。平臺有機械臺體、液壓系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和計算機控制四個主要組成部分，其中機械臺體主要由上臺面、下基座、關節(jié)鉸鏈和伺服液壓缸組成。 平臺主要性能指標 承載能力（含上平臺及其附件） 噸 平臺的運動范圍有機構的結構參數(shù)、液壓油缸的長度、鉸鏈轉動角度等因素決定。運動機構的設計，應保證平臺工作過程中，出現(xiàn)人為的誤操作和系統(tǒng)發(fā)生故障是，所有機械部件不得出現(xiàn)機械干涉現(xiàn)象。因此設計時應優(yōu)化布置運動機構的結構尺寸，使