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简析构型风洞实验运动模拟平台构型优化和制约

收藏本文 2024-01-27 点赞:32589 浏览:147764 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:风洞实验是飞行器设计的一个重要组成环节,而风洞实验运动平台则是风洞实验中重要的运动装置,该平台可以动态地模拟风洞实验时飞行器模型所需的位置和姿态。目前,国内外少数几台能够实现飞行器在风洞中同时转变三个姿态的运动装置,基本都采取张线的形式。但是,采取张线形式的运动机构对于风洞实验这样特殊的运用,具有一些无法回避的缺陷。由此,在高速动态的场合,刚性的多自由度运动装置比张线形式的运动装置更有优势。本次课题在一般6自由度Stewart型并联机构的基础上,对其进行构型优化,设计出一种新型的满足风洞动态实验要求的运动平台,并对其机构学和运动学进行了浅析,推导出逆解公式,在基于运动学逆解的基础上利用matlab数学工具,浅析计算并绘制了机构的工作空间图谱。根据刚度的定义,结合雅可比矩阵,推导了一种描述并联机构刚度的标量指标,根据此指标对所设计的运动平台进行刚度优化,并与典型的Stewart型运动平台进行刚度比较,为机构的进一步优化设计提供了论述依据。利用ADAMS软件对该机构进行参数化浅析和优化设计,利用ADAMS的参数化功能建立了参数化的运动平台模型,建立了多目标优化函数,最后进行了设计探讨和试验设计,根据影响机构杆件的伸缩速度和结构参数的敏感度,进行了优化设计,根据优化目标值得出了最优的参数组合,以而最终确定风洞实验运动平台的构型尺寸。搭建了风洞实验运动平台的原理样机,构建了其制约系统的硬件,搭接了制约柜线路,根据其装置的要求,进行了制约系统的实验,验证了前面做的论述浅析和运动仿真浅析工作的正确性,并为接下来实际运用打好基础。新型风洞实验运动平台的设计探讨为风洞实验的动态实验提供了一种技术手段,这对于空气动力学探讨和新型飞行器的试验探讨具有重要的运用价值和作用关键词:风洞实验论文并联机构论文构型优化论文制约论文仿真论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-7

    第一章 绪论7-14

    1.1 国内外进展近况7-12

    1.1.1 风洞实验运动平台探讨近况7-9

    1.1.2 并联机构的进展与运用9-11

    1.1.3 现阶段并联机构探讨的近况11-12

    1.2 课题探讨的作用12-13

    1.3 课题探讨的内容13

    1.4 本章小结13-14

    第二章 6-PSS并联机构的机构学浅析14-20

    2.1 风洞实验运动平台模型的建立14

    2.2 机构的自由度浅析14

    2.3 运动学逆解14-19

    2.3.1 坐标系与坐标变换15-16

    2.3.2 模型坐标系的建立16-17

    2.3.3 机构位置的运动学逆解17-19

    2.4 本章小结19-20

    第三章 6-PSS并联机构的工作空间和刚度浅析20-31

    3.1 机构的工作空间浅析20-24

    3.1.1 概述20

    3.1.2 并联机构工作空间的定义与特点20

    3.1.3 影响并联机构工作空间的因素20-21

    3.1.4 工作空间浅析21-24

    3.2 并联机构的刚度浅析24-30

    3.2.1 概述24-25

    3.2.2 并联机构的雅可比矩阵25

    3.2.3 并联机构的刚度浅析25-27

    3.2.4 6-PSS型并联机构与6-SPS型并联机构刚度比较27-30

    3.2.5 结论30

    3.3 本章小结30-31

    第四章 基于ADAMS的参数化设计及其优化31-43

    4.1 ADAMS仿真软件介绍31-32

    4.1.1 ADAMS软件概述31

    4.1.2 虚拟样机仿真浅析基本步骤31-32

    4.2 ADAMS参数化建模与优化设计32-42

    4.2.1 参数化建模与设计介绍32-33

    4.2.2 创建虚拟样机模型和仿真33-35

    4.2.3 多目标优化35-42

    4.2.3.1 优化目标的确定35

    4.2.3.2 优化变量的选取35-38

    4.2.3.3 多目标优化函数的建立38-39

    4.2.3.4 优化仿真39-42

    4.3 本章小结42-43

    第五章 风洞实验运动平台制约探讨43-60

    5.1 风洞实验运动平台的原理样机43-45

    5.2 风洞实验运动平台制约硬件系统的设计45-53

    5.2.1 工控机46-47

    5.2.2 电机及其驱动器47-50

    5.2.3 数据采集卡50-52

    5.2.4 运动制约卡52-53

    5.2.5 强迫滚转装置53

    5.3 风洞实验运动平台制约软件系统的设计53-59

    5.3.1 软件开发工具54-55

    5.3.2 风洞实验运动平台的功能模块55-58

    5.3.3 制约系统的程序编写58-59

    5.4 本章小结59-60

    第六章 结论与探讨工作展望60-61

    6.1 探讨的成果60

    6.2 革新性60

    6.3 探讨工作展望60-61

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