基于混联机构的模拟运动平台控制软件研究与实现

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1、扬州大学硕士学位论文基于混联机构的模拟运动平台控制软件研究与实现(申请硕士学位)翁运波指导教师：周骥平教授李鹭扬副教授扬州大学中华人民共和国，扬州2013年5月摘要模拟运动平台可以为风洞中的实验模型动态地提供所需要的位置和姿态。随着我国国民经济和航天航空工业的高速发展，针对飞行器等设计开发中需要解决的关键技术问题，对飞行器运动进行模拟仿真系统进行研究是非常必要的。由于混联机构集串联机构和并联机构的优点于一身，成为当前研究的热点，被广泛应用到数控机床、机器人、运动模拟器等领域。本课题来源于“基于并联机构的低速风洞虚拟飞行试验平台研制

2、”，本文旨在为模拟运动平台开发基于开放式数控系统的专用控制软件。根据开放式数控系统的开发模式，采用“IPC机+独立运动控制器”的方式，进行开发研究，另外，采用了开放式数控系统的电子凸轮控制模式来满足模拟运动平台大振幅、高频率的运动特性。论文首先对课题的来源、并联机构和混联机构的发展情况以及本课题的研究意义进行了介绍，根据模拟运动平台的试验要求对模拟运动平台的工作原理进行了分析，对该新型模拟运动平台的运动学进行了分析，推导出了该平台的运动学正反解的表达式，而且运动学正解表达式比较简单，求出了模拟运动平台的速度雅克比矩阵。其次，分析了

3、冗余自由度模拟运动平台的运动学方程，确定了优化性能指标和优化因子的选取，研究了多目标融合控制时性能指标的确定，采用梯度投影算法对模拟运动平台进行轨迹优化。最后，利用Matlab软件进行了仿真，仿真结果表明，通过对冗余自由度的优化，改善了并联机构部分的主动关节的位移速度性能。再次，对模拟运动平台控制系统的硬件部分进行了分析，对软件设计的思想与方法中的软件工程、面向对象方法、UML设计方法、软件开发工具及开发环境等做了简要的介绍，通过对软件功能性需求、非功能性需求及性能需求进行深入的分析后，完成了软件的总体框架的构建，对串口通信模块和

4、软件系统中相关类进行了设计，对各功能模块进行了划分，分别对文件管理模块、静态试验模块、动态试验模块、自由度释放模块、编码器模块、数据采集模块等模块进行了设计与实现，给出了相应的流程图和数据结构。最后，以MicrosoftVisualc++6．0为开发工具，实现了可视化的操作界面，编写了控制软件的代码，完成了软件的开发，对软件进行了运行和调试，并对电子凸轮和定时器的设计等软件实现中涉及到的关键技术进行了探讨。本控制软件已经完成开发调试工作，系统工作稳定，性能可靠，达到了预期的设计目标，为今后类似项目的开发提供了借鉴。关键词：并联机构

5、，混联机构，梯度投影法，vC++，软件ABSTRACTMotionsimulationplatformcallprovidepositionandattituderequiredtoexperimentalmodeldynamically．Withtherapiddevelopmentofournationaleconomyandtheaerospaceindustry,somekeytechnicalproblemsneedtobesolvedinthedevelopmentofaircraftequipmentdesign，i

6、tiSveryimportanttostudythephysicalsimulationexperimentalsystemforreal-timesimulationofaircraftmovement，performanceimprovementofmotionsimulationplatformiSmoreurgent．Becausethehybridmechanismhastheadvantagesofserialmechanismandparallelmechanisminabody，itbecomesaresearch

7、hotspot，anditiSwidelyusedinCNCmachine，robot，motionsimulatoretc．Thissubjectcomesfromthe”DevelopmentofwindtunnelvirtualflighttestplatfonTlbasedonparallelmechanismwith10Wspeed”．Thispaperaimstodevelopthecontr01softwareforthemotionplatformbasedontheopenCNCsystem．Accordingt

8、otheopenCNCsystemdevelopmentpattern，thesoftwarewiththemethodwhichcombinetheIPCwiththeindependentmotioncontrolleriSdeveloped．