伺服電動缸六自由度加載平臺的運(yùn)動仿真與電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-26 20:31:23 閱讀次數(shù):114
在航空航天、工業(yè)自動化等領(lǐng)域有很多承受復(fù)雜交變載荷的重要結(jié)構(gòu)件,為保證設(shè)備的長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,需要在結(jié)構(gòu)件裝配工作之前進(jìn)行多自由度加載疲勞測試。六自由度加載平臺的任務(wù)便是來模擬試件運(yùn)行過程中的受力環(huán)境,對保證試件運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性有非常重要的作用。本設(shè)計(jì)對基于伺服電動缸六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的加載平臺進(jìn)行了研究。
本文首先介紹了伺服電動缸六自由度加載平臺基本原理與結(jié)構(gòu)組成,對電動缸六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和位姿正解/逆解的推導(dǎo)。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加載平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型,并對其進(jìn)行運(yùn)動仿真,實(shí)現(xiàn)了單自由度、多自由度運(yùn)動情況下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空間求解等。
之后,根據(jù)設(shè)計(jì)需求對機(jī)電系統(tǒng)(電機(jī)、伸縮桿、力傳感器等部件)、控制系統(tǒng)(上位機(jī)控制系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng))進(jìn)行了機(jī)電元器件選型,完成了基于STM32的六自由度加載平臺控制系統(tǒng)的硬件、軟件和界面(GUI)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與Matlab仿真平臺控制與通信、力傳感器信號調(diào)理與采集、伺服電機(jī)數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測與預(yù)警等功能。
本設(shè)計(jì)綜合了機(jī)械建模、數(shù)學(xué)建模、運(yùn)動仿真、Simulink 仿真、電路設(shè)計(jì)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)對六自由度加載平臺進(jìn)行了研究,完成了電動缸六自由度加載平臺電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試準(zhǔn)備,為今后的六自由度加載平臺實(shí)物調(diào)試奠定了一定基礎(chǔ)。