船模繩牽引支撐機(jī)構(gòu)測控系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、近年來，繩牽引柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其精度高、承載力大、干擾小、重量輕以及慣性小等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療康復(fù)、重物裝卸、航空風(fēng)洞試驗(yàn)等方面得到了實(shí)際應(yīng)用，但所查國內(nèi)外資料中尚未發(fā)現(xiàn)繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于船模拖曳水池試驗(yàn)。本文對繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)在拖曳水池試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行探索和研究。
　　本文以交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“用于游艇性能試驗(yàn)的柔性并聯(lián)支撐機(jī)構(gòu)系統(tǒng)及控制研究”為背景，以自主研發(fā)的船模繩牽引柔性支撐機(jī)構(gòu)為研究對象，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)船模繩牽引柔性支撐機(jī)構(gòu)

2、六自由度運(yùn)動(dòng)的測控系統(tǒng)，針對支撐機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)位置控制策略展開研究。
　　本文開展的主要研究包括:
　　1)根據(jù)船模繩牽引柔性支撐機(jī)構(gòu)的功能和應(yīng)用環(huán)境要求，研究支撐機(jī)構(gòu)及其測控系統(tǒng)硬件平臺結(jié)構(gòu)。首先分析該柔性支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與繩索的相關(guān)性，及繩索與被控模型連接點(diǎn)要求，確定8繩牽引的6自由度支撐機(jī)構(gòu)。采用矢量分析法和數(shù)值分析法建立基于笛卡爾坐標(biāo)系的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，得到模型位姿和8根牽引繩繩長的映射關(guān)系。根據(jù)拖曳水池試驗(yàn)船模姿態(tài)控制要

3、求，設(shè)計(jì)多輸入/多輸出的同步控制硬件平臺。
　　2)通過試驗(yàn)法驗(yàn)證了單獨(dú)采用Clipper進(jìn)行閉環(huán)控制無法滿足姿態(tài)角控制要求，確定基于繩長和被控模型姿態(tài)角控制的串級控制方案。主回路計(jì)算量大，采用PID控制算法和單神經(jīng)元PID控制算法進(jìn)行嘗試，主副回路采用不同的采樣周期。
　　3)系統(tǒng)用LabVIEW作為軟件開發(fā)平臺，采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成軟件開發(fā)。系統(tǒng)軟件包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集和儲存模塊、參數(shù)設(shè)置模塊及硬件測試模塊，實(shí)現(xiàn)