一種四自由度飛行模擬器的設(shè)計(jì)與軌跡規(guī)劃.pdf

1、飛行模擬器是一種能夠模擬實(shí)際空中飛行狀態(tài)的地面設(shè)備。在現(xiàn)代化的各類航空設(shè)備駕駛執(zhí)照培訓(xùn)中以及日常生活?yuàn)蕵?lè)體驗(yàn)中，飛行模擬器已經(jīng)成為必不可少的設(shè)備。我國(guó)的飛行模擬器研制起步較晚，并且其技術(shù)水平和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相差較大，當(dāng)前我國(guó)的飛行模擬器市場(chǎng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。本文針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有的并聯(lián)型飛行模擬器存在的工作空間小、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)求解困難、控制復(fù)雜等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)研制了一種四自由度串聯(lián)型飛行模擬器，并對(duì)其主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：

2、　　通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外飛行模擬器的研究現(xiàn)狀，提出本文設(shè)計(jì)的四自由度串聯(lián)型飛行模擬器的性能指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)方案，確定了飛行模擬器各關(guān)節(jié)的傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式。針對(duì)各關(guān)節(jié)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的四自由度飛行模擬器的關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證了其在滿載狀態(tài)下的剛度、強(qiáng)度要求。
　　對(duì)本文設(shè)計(jì)的四自由度飛行模擬器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。首先根據(jù)D-H法建立了四自由度飛行模擬器對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，基于此推導(dǎo)了四自由度飛行模擬器的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。然

3、后根據(jù)本文設(shè)計(jì)的飛行模擬器構(gòu)型提出了適用于本文的基于 RPY角的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。最后基于蒙特卡洛法對(duì)本文設(shè)計(jì)的四自由度飛行模擬器的工作空間進(jìn)行分析和仿真，為后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　從硬件和軟件方面對(duì)四自由度飛行模擬器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先提出了其控制系統(tǒng)的總體方案，對(duì)飛行模擬器控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備的選型進(jìn)行了詳細(xì)的分析與介紹，并對(duì)飛行模擬器電氣系統(tǒng)的主要硬件部分接線和整體布局進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。然后基于軟PLC在Code

4、Sys軟件的開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)了飛行模擬器各回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)的主要功能，最后根據(jù)相關(guān)模塊設(shè)計(jì)了用于設(shè)備調(diào)試的人機(jī)交互界面。
　　通過(guò)樣機(jī)試制，對(duì)本文設(shè)計(jì)的四自由度飛行模擬器的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)運(yùn)動(dòng)干涉和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)證明了本文設(shè)計(jì)的四自由度飛行模擬器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，整體系統(tǒng)具有良好的可行性。
　　最后針對(duì)本文設(shè)計(jì)的四自由度串聯(lián)型飛行模擬器在運(yùn)動(dòng)時(shí)末端沖擊大的缺點(diǎn)提出了基于遺傳算法使用