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《上海交通大学》 2011年
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气动飞行模拟器姿态控制策略研究

任碧诗  
【摘要】:气动人工肌肉是一种新型的拉伸型气动执行元件。其具有结构简单,重量轻,动作平滑,输出力/自重比大和操作过程中产生的热、噪音小等特点,近年来被广泛应用于仿人机械手、仿人关节等仿生领域和一些工业生产领域。 鉴于气动人工肌肉特有的优点,本论文设计了一种利用大尺寸气动人工肌肉作为执行元件的飞行模拟器,旨在克服传统飞行模拟器利用液压作动带来的一些诸如技术难度大、成本较高、结构复杂和泄漏等问题;同时,也是对气动人工肌肉应用领域的拓展;并且,通过理论分析与实验研究,探寻大尺寸气动人工肌肉的控制方法,以及气动人工肌肉的非线性对于控制参数设置的影响等问题的解决方法。 本论文围绕所提出的基于气动人工肌肉驱动的飞行模拟器,首先在PRO/E下构建飞行平台模型,并完成气动飞行模拟器机构的搭建;其次,针对气动飞行模拟器的设计要求,分别选择合适的气动元件和控制元件,完成气动系统回路设计和控制系统设计,并利用VC++编写控制系统软件界面,通过对控制信号的获取,实现控制系统相关功能;此外,根据构建好的平台模型,分别展开系统级和元件级的建模仿真,完成气动高速开关阀和气动人工肌肉等元件的建模仿真以及飞行模拟器的正解和逆解模型的建立;而后,针对气动飞行模拟器的运动特点,设计传统PID和模糊PID两种不同的姿态控制策略,并进行整个系统的仿真;最后,在不同的控制策略下,进行实验,并验证仿真分析的正确性。 通过所进行的飞行模拟器的实验研究可以证明,大尺寸气动人工肌肉应用于飞行模拟器是可行的,同时,针对大尺寸气动人工肌肉的非线性问题,采用模糊PID控制策略,在不同的工况下进行姿态控制实验,均得到了较好的控制效果,为今后大尺寸气动人工肌肉控制策略的研究提供了理论依据和实践指导。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V448.22

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【参考文献】
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