車載伺服升降云臺系統(tǒng)研究.pdf

1、車載升降云臺系統(tǒng)主要為在可移動車輛上安裝可升降桅桿式承載平臺,幫助車輛在運動過程中提高車載偵察、觀瞄及火控等光電系統(tǒng)的作用距離,同時載車能夠更好地隱蔽自己,提高生存能力。
　　 本文首先介紹了伺服云臺及車載伺服升降系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。根據(jù)車載伺服升降云臺的設(shè)計要求,升降部分依靠多級絲杠螺母機構(gòu)實現(xiàn)升降,云臺由兩個電機控制機構(gòu)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)及俯仰運動。具體的研究內(nèi)容如下:
　　 首先根據(jù)絲杠螺母機構(gòu)的運動特點,對升降機構(gòu)進行了強度校

2、核,以保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。根據(jù)升降云臺的結(jié)構(gòu)特點,建立了系統(tǒng)的三自由度運動學(xué)約束方程。并根據(jù)約束方程,推導(dǎo)了機器人的位姿正逆解的數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)機構(gòu)尺寸,分析了系統(tǒng)的工作空間。建立系統(tǒng)關(guān)鍵部件的有限元模型并進行靜力學(xué)分析,獲得各組件的應(yīng)力及變形狀況,驗證關(guān)鍵件韻強度、剛度,通過增大接觸面積及增加圓角結(jié)構(gòu)消除應(yīng)力集中。分別建立了升降機構(gòu)及云臺系統(tǒng)的動力學(xué)方程,求解了工作過程的關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩,為電機的選擇及實現(xiàn)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定控制提供了依據(jù)。<

3、br>　　 控制方案采用分散控制方式,系統(tǒng)的硬件由上位PC機與下位關(guān)節(jié)獨立伺服控制單元組成。利用MATALB的SimMechanics和Simulink模塊庫,建立直流電機的數(shù)學(xué)模型、升降機構(gòu)及云臺機構(gòu)的閉環(huán)控制仿真模型,對單關(guān)節(jié)的運動進行了速度、位置雙閉環(huán)的控制仿真分析。根據(jù)末端期望軌跡對系統(tǒng)三個關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運動進行了仿真分析,以驗證了模型的正確性。
　　 最后利用Autodesk Inventor2010T程設(shè)計軟件,根據(jù)確