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《大连理工大学》 2010年
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六自由度一体式坦克模拟器误差特性及控制

伍英华  
【摘要】: 基于并联机器人的坦克模拟器是模拟坦克路面作战的设备,它可以代替实车进行驾驶员及车炮长培训。因其自身无可比拟优越性(训练不受时间、天气、地点的限制等),在世界各国得到广泛应用。本文以实验室自行研制的六自由度一体式坦克模拟器为研究对象,对其结构特点、运动学、动力学、误差、螺旋耦合及控制系统进行分析研究,对六自由度一体式坦克模拟器平稳运动控制的深入研究具有重要意义。 本文在充分调研国内外坦克模拟器及并联机器人发展概况及研究现状的基础上,对六自由度一体式坦克模拟器进行运动学建模,为机构速度、加速度的分析及误差模型的建立的奠定基础;建立模拟器动力学模型,为控制硬件的选型奠定基础;同时,利用仿真软件进行简单仿真分析。 通过分析误差建模的方法,建立自身的误差模型。基于研究对象的结构参数值,利用所建立的误差模型进行实际计算分析,对于同样的杆长误差,在不同位姿下所产生的位姿误差是不同的,且为非线性变化。 在Plucker坐标下,针对六自由度一体式坦克模拟器中存在的螺旋耦合进行分析验证。推导螺旋耦合公式,并基于所建立的误差模型分析螺旋耦合所产生的杆长误差对运动平台位置误差的影响。提出机构-模型联合实验方法,考虑控制器及电机对控制曲线的影响,对螺旋耦合补偿方法进行实验研究。实验结果表明,该螺旋耦合补偿提高了坦克模拟器运动的平稳性和准确性,降低抖动幅度,延长使用寿命,为模拟器的运动控制进行了有益的探索。 通过对驱动方式的比较,根据自身的实际情况,选定一体式坦克模拟器驱动方式。对控制系统的硬件和软件分别进行设计,并完成控制柜的设计及调试。
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