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三轴摇摆台运动算法建模与仿真

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三轴仿真转台控制系统的设计

三轴仿真转台控制系统的设计

三轴仿真转台控制系统的设计作者：孙克诚王琪来源：《无线互联科技》2015年第18期摘要：文章介绍了一种无人机飞行半物理仿真平台的控制系统，本系统是以ARM处理器为核心控制器，采用模块化设计的方法，设计了一个三轴转台控制系统。

系统采用PC机与下位机两级控制，使用积分分离式的PID控制算法，对三轴转台进行精确控制。

控制系统能控制三轴转台转动并对平台上捷联惯导系统姿态信息进行实时测量，保存和显示。

关键字：三轴转台；PID算法；STM32；姿态控制；捷联惯导系统；近些年来，随着现代战争的日益发展，无人机也因其无人驾驶的独特性能得到各国的重视与关注。

飞行仿真转台能够真实地模拟出无人飞行器的动力学特性，在实验室中就能对飞行器的飞行姿态进行仿真，是检测无人飞控系统性能以及进行半物理仿真实验的重要装置。

三轴转台的控制精度直接影响了仿真或调试、检测的结果，因此，三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。

本文结合实际设计了一种可实时测量平台上传感器数据的飞行仿真转台控制系统。

1系统结构及总体方案设计本三轴转台控制系统由惯性传感器模块、STM32微控制电路、OLED显示模块、按键输入模块、步进电机驱动模块、RS 232串口通信模块、编码器数据采集模块等部分组成。

系统整体结构框图如图1所示。

惯性传感器系统采集到原始信号，通过I2C总线发送给STM32微控制器，STM32控制器运用捷联惯导算法处理惯性传感器获得的数据，解算出转台的实时姿态。

在LCD液晶显示屏上实时显示姿态参数，另外使用MAX3232将TTL电平转换成RS232电平，再与PC机的COM口连接，并将姿态数据打包成固定格式的串口数据包，通过串口发送给上位机软件，在PC端上位机软件实时动态显示姿态参数和波形曲线。

在上位机软件上可以控制三轴平台的状态，模拟无人机的俯仰、翻滚、航向三轴方向上的姿态控制，控制信息通过COM口发送给STM32控制器，编码器模块采集三轴平台的转动数据经过PID算法处理后反馈给驱动电路控制步进电机转动，提高了三轴转台的转动精度。

三自由度摇摆台方案设计及仿真分析

三自由度摇摆台方案设计及仿真分析

第19卷 第12期 中 国 水 运 Vol.19 No.12 2019年 12月 China Water Transport December 2019收稿日期：2019-07-23作者简介：时阳阳（1993-），男，上海理工大学硕士生。

三自由度摇摆台方案设计及仿真分析时阳阳，刘士宾，王克楠（上海理工大学，上海 200000）摘 要：三自由摇摆台是一种常见的机电一体化产品，作为一种空间运动结构，在模拟船舶、汽车、飞行器运动姿态方面有广泛的应用。

本文根据性能要求，对三自由度摇摆台进行了整体的结构方案设计。

其中包括摇摆台的机械结构设计，驱动设计方案设计，并运用Solidworks 建立了摇摆台的三维模型。

并运用ANYSY 有限元分析，对结构进行了轻量化设计。

基于ADAMS 的虚拟样机技术，建立了三自由度摇摆台的多刚体动力学模型，通过添加约束，载荷和仿真分析，得到了摇摆台的运动和受力规律，验证了摇摆台功能性。

关键词：摇摆台；结构设计；动力学；虚拟样机；仿真分析中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）12-0079-03电动摇摆台是集机械技术、控制技术和传感检测技术、计算机技术于一体的综合性测试设备[1]。

它作为一种空间运动机构主要用于车载、舰载和机载武器装备的稳定瞄准系统实验，被广泛用来模拟车辆、舰船及飞机的运动姿态，为实验对象提供一个非常接近实际的振动环境，在振动条件下对实验对象进行实验研究和性能考察，在国防和民用中都有很高的应用价值[2]。

电动摇摆台是典型的机电一体化的复杂产品，因此，采用虚拟样机技术相较于传统的研发模式，具有明显的优点，可以有效地缩短产品的实验周期，大大减少研发成本。

虚拟样机技术已在航空航天、兵器、车辆、机器人、机械等行业得到了广泛的应用。

一、机械结构设计为了实现摇摆台三自由度的运动，将三自由度摇摆台设计成3-RPS 结构，示意图如图1所示。

一种可全方位移动的三轴转台结构设计

一种可全方位移动的三轴转台结构设计

一种可全方位移动的三轴转台结构设计摘要：本文介绍了一种适用于一些小型飞行器模拟测试的实验平台，按要求对其结构进行了设计，并制作了实验的样机。

该实验平台实现可以三个旋转自由度和地面的全方位移动，并且该平台不需要驱动元件，结构简便实用。

关键词：三轴转台;全方位移动;结构设计引言三维转台作为航空、航天研究中的关键地面设备是导航制导设备的关键，所以转台的技术研究一直受到发达国家航空航天领域的高度重视。

三轴转台是用于飞机，导弹，飞船等其他飞行器及地面半实物仿真的关键设备，它可在实验室环境内实时地模拟复现飞行器在空中的动力学特性和飞行器在空间进行中滚转、俯仰、偏航等的运动姿态，转台技术广泛应用于航空、航海、国防建设领域中。

目前，各国研究制作的转台都是带有驱动机构的大型控制转台，这些测试转台无论是机械结构还是测量控制系统都极其复杂，转台的制作使用成本昂贵，操作复杂;而且，这些平台大多是不可自由移动的。

这对于一些需要在地面自由移动的小型简易的实验飞行器和其他一些需要低成本半实物仿真的设备，显然是不适合。

而针对这种在地面自由移动，低成本，使用、操作方便的飞行器设备实验仿真测试平台。

本文提出一种新的可全方位移动的三轴转台设计。

1.结构设计1.1整体结构方案设计按照设计要求，本设计具体地说是一种可全方位移动的三轴转台，包括彼此转动连接的转动部分及移动平台，转动部分包括转杆、中环及外环，移动平台包括底座、支杆及万向轮，外环转动安装在底座上，底座上沿周向均布有多个支杆，每个支杆均连接有万向轮，通过万向轮实现水平方向前后、左右两个平移自由度;中环转动安装在外环内，转杆作为被测对象的载体转动安装在中环内，通过转杆相对于中环转动、中环相对于外环转动及外环相对底座转动实现三个旋转自由度，如图1所示。

图1 转台三维模型1.2转动部分结构设计转台的转动部分包括中间转杆、中环及外环，具体情况可以参照图1。

中环和外环采用的正八边形的形状。

三轴云台运动学建模

三轴云台运动学建模

三轴云台运动学建模
三轴云台是一种常见的机械装置，用于稳定相机或其他设备，
使其能够在三个方向上进行运动。

在进行三轴云台的运动学建模时，我们需要考虑以下几个方面：
1. 旋转自由度，三轴云台通常包括俯仰（Pitch）、偏航（Yaw）和横滚（Roll）三个旋转自由度。

这些自由度可以通过欧拉角或四
元数等方式进行描述。

2. 运动范围限制，在建模过程中，需要考虑到三轴云台在每个
方向上的运动范围限制，以确保不会超出设备设计的工作范围。

3. 传动装置，三轴云台通常使用电机和传动装置来实现运动，
因此需要考虑传动装置的特性，如齿轮传动、带传动或直接驱动等。

4. 控制系统，运动学建模还需要考虑到三轴云台的控制系统，
包括传感器反馈、控制算法等，以实现精确的运动控制。

5. 动力学特性，除了考虑运动学特性外，还需要考虑三轴云台
的动力学特性，如惯性、加速度和扭矩等，以确保系统稳定性和响
应速度。

综上所述，三轴云台的运动学建模涉及到多个方面的考虑，需要综合考虑机械结构、控制系统和动力学特性，以实现精确、稳定的运动控制。

三轴转台仿真设计---设计说明书

三轴转台仿真设计---设计说明书

目录摘要 (3)Abstract (4)1 绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 国外研究状况 (6)1.3国内研究状况 (6)2 三轴转台的机械设计 (8)2.1 三轴转台的概述 (8)2.1.1 三轴转台的性能指标 (8)2.1.2三轴转台工作原理概述 (8)2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算 (9)2.1.4 直流力矩电机的计算分析 (12)2.1.5 框架的选材 (13)2.2 转台结构的设计 (14)2.2.1 外环装配示意图 (14)2.2.2 中环装配示意图 (15)2.2.3 内环装配示意图 (15)2.2.4 总装配示意图 (16)2.2.5 零件示意图 (16)3 伺服系统的总体设计 (17)3.1伺服系统的组成 (17)3.2 三轴转台的工作原理 (18)3.3 伺服系统硬件的选择 (18)3.3.1 直流电机驱动器的选择 (19)3.3.2 圆光栅编码器增量式YGM506 的选择 (20)3.3.3 稳压器的选择 (20)3.3.4 软件可编程器件的选择 (21)3.3.5 串口卡的选择 (21)3.4 伺服控制系统的硬件接线图 (23)4 三轴转台的运动仿真 (24)4.1 概述 (24)4.1.1 主要优点 (25)4.1.2 研究复杂的实际情况 (25)4.2 三轴转台仿真过程[20] (26)5 结论 (28)6 工作展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)2王伟摘要航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济及国防实力的重要标志。

在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。

三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础，利用计算机和专用物理设备为工具，为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。

它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。

三自由度摇摆台的刚柔耦合模型研究

三自由度摇摆台的刚柔耦合模型研究

液压 和 控 制技 术 能够 进 行 仿 真 分 析 在车 辆 实际 运行 中 的具 体 姿 N 态 及 运 动 形 式 具 体运 动 包括 偏 航 横摇 纵 摇 3 个 自 由度 的运 动 其 中 摇 摆 台 机 械最 为 关键 的 部 件就 是 十 字轴 通 过十 字 轴 才 能起 到连 接支 座 下 面和 上面 的 作 用 保证 了整 个 摇 摆 台 的 正 常工 作 因 此 在 摇摆 台 的 工 作 过程 中 十 字轴 是 受 力最 为 复杂 的 部 件 也 是 最 容 易 出 现 故障 的部 件 分 析 十字 轴 的 受 力 情 况有 着 重要 的研究 意 义 对 摇 摆 台 技 术 的研 究 国 内 外 己 经 比较 广泛 但 大 多 基 于 多 刚 体 系 统 与 多 刚 体 系 统相 比 较 刚柔 藕合 系 统 能够 考 虑 系 统 中零部 件 的 变形 从 而 使得 分 析 更 加 贴 ` 近 实 际 情 况 应 用 柔性 多 体 动 力 学 [ 钊 结 构 动力 学 等
,
,
考虑 十 字 轴柔 性 的 刚 柔 祸 合 模型 的建 立
将 十 字轴 导 入 A N S YS 中 划 分 四 边 形 网 格 建 立 有 限 元 模 型 得到 模 态 中性文 件 再导 入 DA MA s 在 D A MA s 中会根 据 软 件 的 自身 定义 进行 刚 性区 域 的赋 值 并 且 能 够 将 十 字轴 作 为 有 限 元 网 格 处 理 具 体 如 图 4 能 够 在 刚 性 区 域 生 成 相 应 的 点 实现柔 体 和 刚体 之 间 力 和 运 动 传 递 并 且 能够 在 柔 性 体 上进 行 定 义 边 界 条 件 至 此 刚 柔 藕 合 模型 建 立 完 成 围
N
, ,

三轴转台运动学仿真与结构有限元分析

三轴转台运动学仿真与结构有限元分析
＝ ．２ １。 ／ 。弹性 模 量 Ｅ ０６ ｘ ０ Ｎｍ２６ Ｇ ａ 三个 轴 系 的 ｋ ＝ ． １“ ／ ＝ ８ ｐ ； ８ 心技术 ，三轴转 台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设 ｐ ２８ ｘ ０ ｇｍ ， ８ ｒ Ａ 氮化钢 ， 材料 性能 ： 密度 ｐ ７８ ＝． ｘ 备， 其性能的好坏直接影 响仿真 和测试 的可靠性和置信度 。 ｉ轴 主 轴及 轴 承 材料 均 采 用 ３ ＣＭｏ １ ０ｋ ｍ ， ｇ ＝ ．ｘ Ｏ Ｎｍ２２０ ｐ 。 转台对其 轴系的回转精度 、 位置精度 、 静态 刚度 、 动态特性 等性 １ 。 ／ 。弹 性 模 量 Ｅ ２１ ｌ “ ／ ＝ １Ｇ ａ
能有很高 的要求 。 为了使转 台具有 良好 的控制精度及可靠性 ， 在
ＰｏＥ具有参数化 和全相关性功能 ， 以随时修正不符合要 ｒ／ 可
设计 中对转 台的静 、 动态特性分析至关重要Ｉ 。同时 ， 装配工艺 求 的环节 ， 修正的结果能够 自动反馈 到相关零部件 中。 因此， 在设
在转 台制 造 中起 着 重 要作 用 ，是保 证 转 台实 现预 定 精 度 指 标 的 计 中可 以根据需要对转 台不 同的部分进行设计 、 修改和测试。 通
关键环节 。转台的运动仿 真可 以校验运 动部件能否实现预定 的 过转 台组件及整体 的实体建模还可实现各轴系转 动惯量 、转 台 运动 ， 为实现转 台的可靠性控制奠定基础【 针对某卧式 Ｏ Ｔ型 总质量及质心位置 的计算 。 引 。 Ｕ 动态性能模拟测试 系统 三轴转 台 ， 采用 Ｐｏ ｒ Ｅ进行三 维实体建 ２ １三维 实体 建模 与装 配 ／ ． 模及运动仿真 ， 利用 Ａ Ｓ Ｓ对结构静动态特性进行 了分析 。 ＮＹ 在 Ｐｏ ｒ Ｅ中建立三轴转 台所有零部件的三维模型。ｌ轴转 台 ／ 一

三自由度运动平台的运动仿真及控制设计

三自由度运动平台的运动仿真及控制设计
３一ＲＰＳ机 构 的 典 型 形 式 如 图 １所 示＿３］。为 进
· ５９ ·
三 自由 度运 动 平 台 的 运 动 仿 真 及
２．３ 三维 模型 的 绘制 在进 行 了 机构 运 动 学逆 解 后 ，还 需 要 正 确地 绘
制 三 维模 型 。现 以图 １中 Ａ。，Ｐ。处 的 电动缸 为 例 ，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＭ ｏｖｅｍ ｅｎｔ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ３——ＤＯＦ Ｍ ｏｔｉｏｎ Ｐｌａｔｆｏｒｍ
ＮＩＥ Ｌｉａｎｇ—ｂｉｎｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｐｅｉ—ｊｕｎ，ＰＡＮ Ｘｕａｎ，ＣＨＥＮＧ Ｈｏｎｇ—ｚｈａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
摘 要 ：通过 对 并联 机 构 的三 自由度 运 动 平 台的 正 逆 解 分 析 ，采 用 ＶＣ ＋ ＋ ，以 ＯｐｅｎＧＬ 为 图 形 ＡＰＩ，并 利 用 坐 标 系 变 换 的 方 法 ，实 现 了运 动 机 构 的 参 数化 和 实 时动 态的三 维可视 化仿 真 。根 据仿 真 结 果 ，利 用 ＭＰＣ２８１０运 动 控 制 卡 ，提 出 了 以 直 代 曲 的 运 动 控 制 方 法 ，为 实 际 的 机 构 运 动 控 制 提 供 了 必 要
２ ３一ＲＰＳ机 构 仿 真 系统 设 计
２．１ 三 维模 型 的显 示 在 进行 三 维 运 动仿 真 前 ，必 需 完 成三 维 模 型 的
三维 显示 ，这 是完 成 后 续 各 项 功 能 的基 础 。ＯＢＪ文 件是 一种 标 准 的 ３Ｄ模 型文 件格 式 ，适 合 用 于 ３Ｄ软 件模 型 之 间的互 导 。 目前 ，几乎 所有 知名 的 主流 ３Ｄ 软件 都支 持 ＯＢＪ文 件 的读 写 。在 系统 中 ，编 写 了相 应 的 函数 来 对 ＯＢＪ文 件 进 行 解 析 和 读 取 。通 过 Ｐｒｏ／Ｅ或 ３ｄｓ Ｍａｘ等 三维 软 件 ，建 立 起 三 维基 础 模 型 ，然 后将 其 导 出为 ＯＢＪ文 件 ，最 后 对 其 读 取 并 绘 制三 维模 型［２］。 ２．２ ３一ＲＰＳ机 构 逆 解 分 析

三轴运动模拟摇摆台控制系统设计

三轴运动模拟摇摆台控制系统设计

三轴运动模拟摇摆台控制系统设计
许卫宝
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2008(27)5
【摘要】本文所设计的三轴运动模拟摇摆台是用于模拟船舶横摇、纵摇、艏摇三个方向运动的试验设备,分别介绍了摇摆台的组成及其控制系统硬件和软件设计方案.摇摆台控制系统采用工控机和PMAC可编程多轴运动控制卡的方式控制三套交流伺服电机,分别驱动内、中、外三框运动.在摇摆台控制系统软件设计上,上位机软件使用高级语言VB开发,充分利用PMAC的开放性,实现对摇摆台的姿态控制和状态监控.
【总页数】4页(P20-23)
【作者】许卫宝
【作者单位】海军装备部舰船办,北京,100071
【正文语种】中文
【中图分类】TP332.3
【相关文献】
1.三轴摇摆台运动算法建模与仿真 [J], 马时亮;周平;李海;蔡荣立;苏炜
2.基于PMAC的三轴海浪模拟摇摆台设计 [J], 梁利华;张松涛;梁燕华
3.加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究 [J], 陈国民;梁利华
4.基于倾斜摇摆台的摇摆控制方法研究及控制系统设计 [J], 李晓琳;严侠
5.三轴运动模拟台正弦失真的异步自学习控制补偿方法 [J], 胡恒章;冯幼田;邓志东
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三轴虚拟转台的仿真平台设计与实现

三轴虚拟转台的仿真平台设计与实现

三轴虚拟转台的仿真平台设计与实现
刘正华;尔联洁;吴云洁
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2004(16)11
【摘要】针对三轴虚拟仿真转台系统中的仿真平台单元,结合虚拟现实与可视化技术、数据库和网络等技术,并通过VC++软件开发平台和软件组件设计思想,提出并建立起三轴虚拟转台的仿真平台软件系统(VFMS-SP)。

仿真平台软件系统的实现,除了可为三轴真实转台系统提供性能预研的开发平台外;它还可用于转台集散控制系统中,作为实时显示真实转台运动及其仿真结果分析的一个子终端。

【总页数】4页(P2555-2558)
【关键词】虚拟仿真转台;虚拟现实;三维可视化;视景仿真;OpenGL;ADO
【作者】刘正华;尔联洁;吴云洁
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TP391
【相关文献】
1.一种大负载三轴电动仿真测试转台的设计与实现 [J], 段海滨;王道波;尧放哉
2.基于Simulink/RTW的虚拟三轴转台设计及实现 [J], 朱川;于雅莉;王珍
3.三轴虚拟仿真转台系统设计及实现 [J], 刘正华;尔联洁;刘金琨;徐春梅
4.RTX的三轴仿真转台实时控制软件设计与实现 [J], 宋利利;王宏
5.三维虚拟汽车网络仿真实验平台的设计与实现 [J], 李亚南;王伊瑾
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健身摇摆机设计和运动仿真开题报告

健身摇摆机设计和运动仿真开题报告

毕业设计（论文）开题报告1 选题的背景和意义健身器材作为现代人健身、释放压力、调节心态、增强自信的重要工具，越来越受到人们的关注。

健身器材如何更加安全，更加舒适自然和更加人性化，使使用者在使用过程中能在身体、智力、精神和情绪的完美结合上找到更多的自我，更是当今设计的重点[1]。

1.1 选题的背景健身机械的创始人是美国的亚瑟·琼斯，他是医学家族出生，在很小的时候就在他父亲的书房中翻阅大量的医学和生理学书籍。

随后亚瑟·琼斯就对人体结构产生了浓厚的兴趣。

亚瑟·琼斯在1948年开始设计工作，经历的22年在报废27台设计作品之后亚瑟·琼斯在1970年制造出第一台组合器械Pullover Torso Machine，健美爱好者惊奇地称他为蓝色怪物[2]。

跑步机是最常见的健身机械。

最早的跑步机是作为一种医疗康复设备，由华盛顿大学的罗伯特·布鲁斯博士和韦恩·昆顿博士[2]于1952年设计制造。

随着理论基础和制造水平的提高跑步机的发展越来也全面，到现在发展为世界上最流行的有氧健身设备之一。

随着社会发展，健身作为人们最常用的排解烦恼和压力的手段，健身器材的市场将越来越火爆。

一台好的具有核心竞争力的健身器材必定能够赢得足够的市场。

1.2 国内外研究现状及发展趋势现代社会更加注重以人为本，因此，现在的健身机械设计大多都采用了人机工程理论。

人机工程学是本世纪50年代发展起来的一门新兴学科，它由人体科学、工程技术、环境科学、安全科学和社会科学等学科交叉而形成，是研究人、机及其环境相互作用的学科。

人机工程学把人的因素作为产品设计的重要条件和原则，其目的是如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最大化[3]。

而人机工程就是通过理论指导使健身器材在设计时充分考虑“人、机械、环境”的充分融合，使设计出来的健身机械更好的起到健身的效果。

健身器材市场潜力巨大，现在市场上的健身器材虽然种类繁多，但大多数仅注重功能和结构上的设计，对健身者的运动生理和运动心理关心不够，缺少对使用者全方位的关怀，出现了人机界面不合理、功能尺寸不科学、锻炼安全可靠性不高等设计问题。

三轴六自由度液压振动台系统建模研究

三轴六自由度液压振动台系统建模研究
Ab stra ct: To building the ma thema tic model of the six degree of freedom shaking tab le, the kine m atical and dynam ic modeling problem of the mechanical pa rt of the shaking table was discussed, the dyna m ic cha racte ristic of the eight servo - hydraulic ac tuators in the shaking table wa s analyzed1 The six degree of freedom se rvo control me thod wa s analyzed and researched1The m athema tic model block of the shaking table wa s i m p le m ented in simulink tool ofM a tlab1 The sim ula tion result shows tha t th ismodel can effec tive ly reflect the dyna m ic charac teristic of the ac tual table, and its frequency characteristic curve s are consistent to the real system 1 Keywor ds: Six degree of freedom; Dynam ic analyse; Adap tive control; DAR MA model
用对称分布 (见图 2 ) 。电液伺服控制系统由实时控 制计算机和位移传感器、加速度传感器组成。

基于串联机构的三自由度运动平台设计与仿真分析_于鹏

基于串联机构的三自由度运动平台设计与仿真分析_于鹏
考虑到本平台用于驾驶模拟器，座椅安装台应距地面较低， 以便操作人员进出，同时运动空间、运动精度、重量等应满足驾驶 模拟器的运动要求，从而获得较好的动感体验。运动平台结构，如 图 1 所示。
4 仿真分析
实际汽车行驶过程中，绝大多数运动可看成侧翻、俯仰、竖 直平动三个分运动的合成运动。为使驾驶感受更加逼真，沉浸感 更强，对汽车运动过程中的各种状况进行分析转化。由于本机构 为串联机构，各运动互不影响，故分别对各自由度驱动电机进行 驱动设置，仿真测试平台模拟汽车爬坡、下坡、转弯、加速和减速 等运动的性能。
王培俊，（1962-），女，浙江宁波人，博士，教授，主要研究方向：数字化设计与检测、VR、CAD 技术等
第1期
于 鹏等：基于串联机构的三自由度运动平台设计与仿真分析
181
器设计要求各自由度行程大于汽车正常运动的运动幅度，设计其 竖直升降行程不低于 90mm，侧翻角度不小于 20°，俯仰角度不小 于 30°[3]。从机构的拓扑结构出发，通过分析各自由度运动特点，列 举出所有满足约束条件的可选构型，逐一分析可选构型的机构特 性，最终选出最佳构型。
步带—滚珠丝杠—丝杠螺母和升降台，实现由电机转动到升降平
动的功能。其中滚珠丝杠导程为 5mm，则平台升降位移 d1 与升降
减速机转动角位移 n1 的关系为：
d1=
n1 2π
×5
（1）
为增加动感体验、提高驾驶舒适性，在座椅与座椅安装台之
间添加减震装置。仿真时在虚拟样机中的座椅和安装台之间添加
图 1 串联运动平台结构图 Fig.1 Structure of the Series Motion Platform
建或衍生新零件。装配完成后得到三自由度串联运动平台的三维 数[6]。测量数据，如图 3 所示。

三轴转台运动耦合作用的仿真及实验研究

三轴转台运动耦合作用的仿真及实验研究

公式（ ２） 力矩模型为各框架上的矢量形式， 力矩在
相 应 坐 标 中 的 投 影 与 各 框 角 加 速 度 、角 速 度 及 内 、中 框
转角相关， 也是各框架惯量矩阵的函数。进一步分析框架转动轴上Fra bibliotek作用力矩表明：
— ——作用力矩中包含有与框架角 加 速 度 相 关 和 角
速度相关项。由于相互作用的影响， 耦合力矩在外框架
的角加速度矢量， 表示为：
··)ωａ＝··θ)ａ，··ω)ｐ＝··)θｐ＋ Ｃｐａ·ω)ａ－ ΩｐｐＣｐａ)ωａ， ·ω)ｒ ＝·θ)ｒ ＋ Ｃｒｐ·)ωｐ－ ΩｒｒＣｒｐ)ωｐ
(Ｍ)ｌ， ｌ＝（ ｒ， ｐ， ａ） — ——ｒ、ｐ 和 ａ 框 架 相 对 于 基
座的角速度矢量， 表示为：
ω)ａ＝·)θａ ， )ωｐ＝·θ)ｐ ＋ Ｃｐｐ)ωａ， ωｒ＝·θ)ｒ ＋Ｃｐｐω)ｐ ··θ)ｌ， ｌ＝（ ｒ， ｐ， ａ） — ——ｒ、ｐ 和 ａ 框架绕自身转动轴的角 加速度矢量， 表示为：
法， 并给出了相应的实验结果， 证实了分析、计算的正确性， 从而为进一步的研究工作提供了依据。
［关键词］ 运动仿真； 三轴转台； 耦合力矩
［中图分类号］Ｖ２４９．１２２＋２
［文献标识码］Ｂ
［文章编号］１００３－ ５４５１（ ２００６） ０３－ ００２４－ ０３
Ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｒ ｅｅ－ ａｘｉｓ Ｍｏｔｉｏｎ Ｔｕｒ ｎｔａｂｌｅ
２００６ 年 ６ 月 第 ４２ 卷 第 ３ 期
航空精密制造技术 ＡＶＩＡＴＩＯＮ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｊｕｎ． ２００６ Ｖｏｌ． ４２ Ｎｏ． ３

多轴精密工作台运动学建模及控制策略优化分析

多轴精密工作台运动学建模及控制策略优化分析

多轴精密工作台运动学建模及控制策略优化分析多轴精密工作台是一种具有高精度和高可靠性的运动平台，广泛应用于精密制造、光学加工、半导体制造等领域。

为了有效地控制和优化多轴精密工作台的运动，需要进行运动学建模和控制策略的优化分析。

首先，对多轴精密工作台进行运动学建模是非常重要的。

运动学建模是指将工作台的机械结构和运动关系转化为数学模型，以便进行控制和分析。

多轴精密工作台通常由多个运动轴组成，每个轴都有自己的运动自由度和运动范围。

因此，对每个轴进行运动学建模是第一步。

在进行运动学建模时，需要确定每个轴的坐标系和轴间的运动关系。

通常采用DH（Denavit-Hartenberg）参数方法来描述多轴精密工作台的机械结构。

DH参数是一组约定的参数，用于描述机械链中相邻两个坐标系之间的变换关系。

在进行DH参数的确定时，需要考虑各个轴的长度、旋转角度、偏移量等因素。

通过确定DH参数，可以建立起多轴精密工作台的运动学模型，从而实现对工作台运动的精确控制。

在运动学模型中，可以根据工作台的运动自由度，确定工作台末端执行器的位置和方向。

运动学建模完成后，就可以进行控制策略的优化分析。

控制策略的目标是实现工作台运动的精确控制和优化。

具体的控制策略可以根据不同的需求和应用进行选择。

常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。

PID控制是一种经典的控制策略，通过比例、积分和微分三个控制量的组合，实现对系统的稳定性和动态性能的控制。

模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，通过定义模糊规则和模糊控制器的输出函数，实现对系统的非线性控制。

自适应控制是一种基于系统参数自适应的控制策略，通过实时调整控制器的参数，实现对系统的自适应控制。

在进行控制策略的选择时，需要考虑工作台的动态响应特性、控制要求和系统的稳定性。

根据不同的需求，可以选择合适的控制策略，并进行参数调整和优化，以实现工作台运动的精确控制和优化。

除了控制策略的选择，还需要考虑传感器的选择和安装。

三轴云台运动学建模

三轴云台运动学建模

三轴云台运动学建模全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：三轴云台是一种常用于航空摄影和无人机等设备中的重要部件，其主要作用是对摄像头或其他设备进行稳定控制，从而拍摄出更加清晰、稳定的影像。

在实际应用中，三轴云台的运动学建模是至关重要的，可以帮助我们更好地了解其运动规律，并设计出更加高效稳定的控制算法。

本文将对三轴云台的运动学建模进行详细介绍。

一、三轴云台的结构和工作原理三轴云台通常由三个轴组成，包括俯仰轴、横滚轴和偏航轴。

俯仰轴控制摄像头在竖直平面上的倾斜角度，横滚轴控制摄像头在水平平面上的旋转角度，而偏航轴则用于控制摄像头在水平平面上的方向。

通过对这三个轴进行精确的控制，可以实现对摄像头姿态的稳定调整。

三轴云台的工作原理主要是通过内部的传感器来感知设备当前的姿态，然后通过电机驱动来调整摄像头的位置，从而保持其稳定。

具体来说，通过陀螺仪、加速度计等传感器对设备当前的角度和加速度进行监测，然后通过控制电机的转动来实现对设备姿态的调整，使其保持在所需的角度范围内。

二、三轴云台的运动学建模三轴云台的运动学建模是指通过数学方法对其运动规律进行描述和分析，从而为后续的控制算法设计提供基础。

在进行运动学建模时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 坐标系的选择：在进行三轴云台的运动学建模时，需要选择适当的坐标系来描述设备的姿态和位置。

通常情况下，会选择惯性坐标系和设备坐标系两种坐标系，通过它们之间的转换关系来描述设备的运动。

2. 姿态表示：三轴云台的姿态可以通过欧拉角、四元数等方式进行表示。

欧拉角是通过设备相对于三个坐标轴的旋转角度来描述姿态，而四元数则是通过一个复数来表示设备的方向。

在建模时，需要选择适合自己的姿态表示方式进行描述。

3. 运动方程的建立：通过实际测量和分析，可以建立出三轴云台在不同控制模式下的运动方程。

这些方程通常由设备的姿态、角速度和加速度等参数来描述，可以帮助我们更加清晰地了解设备的运动规律。

三轴运动模拟摇摆台控制系统设计

三轴运动模拟摇摆台控制系统设计

关键字 ： 三轴运动模 拟摇摆 台； 运动控制 ； ＭＡＣ Ｐ 中图分类号 ： Ｐ ３ ． Ｔ ３２３ 文献标识码： Ｂ 文章编号 ：０ ３ ２ １ （０ ８ ５ ０ ０ ０ １０ ７４ ２ ０ ）０ ０２ ４
Ｃｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｆ ｒ ｅ－ｘｓＳｉ ｌｔ ｒ ｎ ｒ ｓｅ Ｄｅ ｉｎｏ Ｔｈ ｅ － ｉ ｍｕａｏ ｏＳ ａ ａ
２ 摇 摆 台 系统
≯ 籍
ｔ
摇摆 台控制 系统采用 Ｐ ＡＣ多轴 运动控制卡作 为 Ｍ
核心 ， Ｍ ＡＣ 通过 ＰＣＩ 线与工控机 连接 ， Ｐ 总 并实 时与 Ｐ ＭＡＣ卡进行 交互 ， 实现摇摆 台的实时控制 【。摇摆 台 １ １
｜
曩
驱动部分 采用安川 交流伺服 系统 ， 三个交流伺 服 电机通 过减 速器 分别 驱动 内框 、 中框 、外框 。
Ｋｅ ｒ ： ｈ ｅ — ｘ ｓ ｍｏ ｉ ｎ Ｓ ｍ ｕ ａ ｏ ； ｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｐ ＡＣ ｙ ｗｏ ｋｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｔ ｉ ｌ ｔ ｒ ｍ ｔｏ ｏ ｔｏ ； Ｍ ｏ
１ 引 言
三轴船舶 运动摇摆 台作为一 种试验设 备 ， 属于框 架
结构 ， 具有 内、中 、外三框 ， 能够模拟船体横 摇 、纵摇 、 艏摇 的三个 自由度 运动 ， 这包括规 则波及不规 则波下 的
Ｐ ＡＣ２ Ｍ 。
内框可绕 Ｘ轴 ±４ 。摇摆 ， ５ 中框 可绕 Ｙ轴 ± ２ 。摇 摆 ， ０ 外框 可绕 Ｚ轴 ｌ 。摇摆 ， 别模 拟船舶 三个 自由度横 ５ 分
摇 、纵 摇 、艏摇 的 运动 。
摇摆 台采用 的多轴运动控制卡为 Ｐ ＭＡＣ Ｃ ｉ ， ２ Ｐ Ｉｌ ｅ ｔ
许 卫 宝

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

第32卷第5期2010年5月舰 船 科 学 技 术SH I P SC I E NCE AND TEC HNOLOGY Vo.l 32,No .5M ay ,2010基于ADAM S 并联机构摇摆台运动学和动力学仿真卢道华,万 展(江苏科技大学机械工程学院,江苏镇江212003)摘 要: 介绍了一种用于船舶辅机设备陆地性能测试的三自由度并联机构摇摆台。

主要模拟特定海况下横摇、纵摇和升沉运动,不但分析了该结构摇摆台的空间结构和空间运动姿态的位置解算,还应用机械系统动力学仿真分析软件A DAM S ,建立了虚拟样机模型,给出了一种基于ADAM S 的求解并联机构摇摆台运动学和动力学的方法,获得了有关运动学及动力学特性曲线,为船舶辅机摇摆台系统的设计、制造、创新和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。

关键词: 摇摆台;三自由度并联机构;ADAM S ;运动学;动力学中图分类号: T H 113 2文献标识码: A文章编号: 1672-7649(2010)05-0119-06DO I :10 3404/j issn 1672-7649 2010 05 030K ine m atics and dyna m ics si m ulation of parallel m echanis m motionplatfor m based on ADA M SLU Dao hua ,WAN Zhan(Schoo l o fM echan icalEng i n eering ,Jia ngsu Un i v ersity o f Sc i e nce and Technology ,Zheng jiang 212003,Chi n a)Abst ract : A k i n d o f 3 DOF para llelm echan is m m oti o n platfor m applied for perfo r m ance test o f sh i p aux iliar y fac ility on land w as i n troduced ;itm ai n ly si m ulated the m oti o n o f rolling ,pitch i n g and heav i n g in a particular ocean situati o n.Th is paper no t on l y analyzed the space structure and spatia l positi o n so l u tion of the platfor m ,but a lso used m echanic dyna m ic ana l y sis soft w are ADAM S to bu il d a v irtua l pr o totype of the platfor m ,gave t h e m ethods o f the so lv i n g the kine m atics and dyna m ics o f the platfor m of the parallel m echanis m s ,and got the k i n e m atics and dyna m ics characteristics curve .The v irtua lproto typ i n g m odel of the para lle lm echan is m prov i d ed the theoretic foundati o n and m a i n para m eters for the syste m desi g n ,producti o n,crea ti o n and app lication in experi m en.tK ey w ords : m oti o n platfor m ;3 DOF para ll e lm echan is m s ;ADAM S ;k i n e m a tics ;dyna m ics收稿日期:2009-10-11;修回日期:2009-11-17作者简介:卢道华(1963-),男,教授,主要从事柔性制造新技术、舰船多A gen t 技术、机电一体化新产品开发与系统工程及计算机测控技术等方面的研究工作。

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文章编号:　167329965(2009)052413204三轴摇摆台运动算法建模与仿真3马时亮1,周平2,李海1,蔡荣立1,苏炜1(1.西安工业大学光电工程学院,西安710032;2.西安机电信息研究所,西安710065)摘　要:　为了保证三轴摇摆台在启动、停止及模式切换等过程运行的平稳性.提出了一种摇摆台运动的控制算法.在满足角位移±25°、角速度±30°/s和角加速度100°/s2约束条件下,摇摆台在三个自由度运动方向上以最短的时间实现了平滑过渡.仿真结果表明,摇摆台运动过程中没有出现超调和震荡,且平滑过渡时间不小于2s.关键词:　;运动轨迹;模式切换;Matlab仿真中图号:　TP391.9 文献标志码:　A 随着机载、车载和舰载雷达技术的飞速发展,对雷达的跟踪性能也提出了更高的要求.就雷达伺服系统而言,则需要由非常高的动态性能来保证雷达天线能稳定指向目标空域,即机载运动时天线不受载体运动的影响,能一直稳定指向或跟踪锁定目标.三轴摇摆台[1Ο2]就是为了满足这一试验要求而设计的.三个方向的自由度摇摆运动使得摇摆台在有限范围内能分别围绕三个转轴独立运动.摇摆台在限定范围内运动时,一般都存在加速、匀速和减速三个状态;又由于运动过程中惯性和离心力的作用,摇摆台运动的角速度和角加速度均不能超过限定值,否则将引起摇摆台扭曲变形或损坏.针对这个问题,在运动过程中,控制系统必须保证摇摆台在各个状态间能平稳过渡.摇摆台控制系统基于数字控制技术,对车载状况下产生的摇摆状态进行运动分解和数值模拟,用仿真数据驱动交流伺服系统,使系统完成标准输入和路况仿真两种方式下的摇摆仿真.文中在保证摇摆台角位移、角速度两阶连续条件下,采用自然3次样条差值和运动状态预估算法,实现了任意两种模式切换过程中的最短时间的状态平稳最优化切换算法,并为控制系统的起步、停止和模式切换等三个状态分别建立了数学模型[3],且在Matlab环境下对算法进行了仿真验证.1　系统组成与工作原理三轴摇摆台控制系统由上位控制计算机、随动控制箱、伺服电机驱动柜、摇摆台四部分组成,系统组成框图如图1所示.图1　三轴摇摆台系统框图Fig.1　System structure of swingequipment with three axes摇摆台采用数字交流随动控制方式进行控制,数据传输采用CAN总线2.0B方式.摇摆台采用交流伺服电机驱动,由三套独立的位置随动系统分别控制;经减速器后驱动摇摆台内环、中环和外环完成三个自由度方向的运动.上位控制计算机通过CAN总线给随动控制箱发送设置的运动参数,随动控制箱接收到控制指令解析后又将当前参数信息传递给电机驱动柜,最后由电机驱动柜控制摇摆台转动.三轴摇摆台转动时,每隔一固定时间间隔将当前信息(角位移、角速度和角加速度)反馈回电第29卷第5期 西　安　工　业　大　学　学　报 Vol.29No.5 2009年10月 Journal of Xi’an Technological University Oct.20093收稿日期:2009207202作者简介:马时亮(1979Ο),男,西安工业大学助教,主要研究方向为光电测试技术、信号处理技术.EΟmail:mashiliang@.机驱动柜和随动控制箱,而随动控制箱又将得到的反馈信息上传给上位机.摇摆台工作过程中,每个转轴根据需要都可以进行启动、停止和运动模式切换.正常摇摆时随动控制箱处于全自动工作方式,接收上位机系统发送的位置指令,完成各轴的自动摇摆.根据摇摆台实际设计要求,摇摆台工作过程中,其运动的角位移、角速度和角加速度均不能超出限定值,这就要求通过CAN 卡传入的控制指令序列数据在数学上必须为二阶连续光滑曲线.2　控制系统数学模型摇摆台运动过程中,一般有正弦运动、直线运动和等速运动三种模式.当从一种模式切换到另一种模式时,要求摇摆台控制系统在限定条件下能以最小的时间平稳过渡到目标运动模式.摇摆台在三个自由度方向上都存在启动、停止和模式切换等三种运动状态.首先,考虑切换模式下三轴摇摆台在某一自由度运动方向上的数学模型.2.1　切换模式下数学模型三轴摇摆台有三个自由度运动方向,在每一自由度方向均独立运动.根据设计,摇摆台围绕某一固定点M 做往复摇摆运动,理论上经过固定点M 时摇摆台无加速度,但此时的速度最大,其运动轨迹如图2所示.图2　摇摆台运动轨迹Fig.2　Movement track of swing equipment摇摆台从固定点M 开始,以正弦曲线模式运动至左侧最大角位移L 处,此时速度为零;而又由于加速度不为零,摇摆台仍以正弦曲线模式运动返回固定点M 处;此时由于速度不为零,摇摆台会越过固定点M 向相反方向继续运动至R 处,然后再重新返回至M 处.理想情况下,摇摆台即在L 、M 和R 三个位置点间来回往复做摇摆运动.不失一般性,假设运动目标从A 点出发经过最短的时间T 平稳过渡到B 点,运动轨迹如图2.此种情况下,运动目标曲线将有两个拐点,对应数学中的三次曲线,经过适当的算法即可得到运动目标的平滑轨迹曲线,进而得到目标运动的最小时间值T.已知运动目标在A 点的位置(0,x 1)、角速度v 1和B 点的位置(t ,x 2)和角速度v 2,在满足运动目标角位移S max 、角速度V max 和角加速度A max 均不超限条件下实现运动目标从A 点平稳过渡到B 点.假设存在一元三次方程y =f (t )=at 3+bt 2+ct +d(1)式中:a ,b,c ,d 为任意实数;t ∈[0,T ]为运动目标在A ,B 两点间的瞬时时间值.对式(1),其一阶导表达式、二阶导表达式分别为f ′(t )=3at 2+2bt +c (2)f ″(t )=6at +2b (3)把A 点的坐标、角速度和B 点的坐标、角速度分别代入公式(1)和公式(2),则有f (0)=d -x 1(4)f ′(0)=c =v 1(5)f (t )=at 3+bt 2+ct +d =x 2(6)f ′(t )=3at 2+2bt +c =v 2(7)在Matlab 环境下联立式(4)～式(7)可求出a ,b,c ,d 含有参数t 的表达式为a =(v 1+v 2)t +2(x 1-x 2)t3(8)b =-(2v 1+v 2)t -3(x 1-x 2)t2(9)c =v 1(10)d =x 1(11)对于角加速度,根据式(3)知其为一直线,极值点只能时间变量的区间端点,即在0、t 处取得.又由于角加速度不能超过A max ,即有下列两个不等式成立f 1=|6a ・0+2b |≤A max(12)f 2=|6at +2b |≤A max (13)对于角速度,根据式(2)可知,仅端点和对称轴处有极值;而端点处速度满足要求,对抛物线的对称轴t 0=-b3a,由于运动目标有个速度先增大再减小的过程,故存在t 0∈[0,T ],再结合摇摆台运动过程中角速度不能超限的条件,则应有下列不等式成立f 3=|f ′(t )|=v 1-b3a≤V max(14)414 西　安　工　业　大　学　学　报 第29卷对于角位移,根据公式(1)可知,仅一阶导函数为0的点才有可能取得极值.令f′(t)=3at2+2bt+v1=0(15)在Matlab中通过Slove函数可求出t1,t2.根据摇摆台设计约束,则有下列不等式成立f4=|f(t1)|≤S max(16)f5=|f(t2)|≤S max(17)把式(8)、(9)中的a、b和式(15)中的t1,t2,分别代入式(12)～式(17)中,再通过时间值t从0时刻的逐步递增,即可求出运动目标从A点的运动状态平稳切换到B点的运动状态的最短时间T.实际曲线拟合时应注意适当减小角位移、角速度和角加速度限定值,以使得实际拟合数据控制的摇摆台始终安全地运动.2.2　启动、停止状态数学模型参见图2,摇摆台启动时要求从启动点A以尽可能短的时间快速运动到目标点B,停止时要求从目标点A以尽可能短的时间快速运动到停止点B;显然,启动状态和停止状态是一对称逆过程.这两种情况下,无论B点在A点的何处,摇摆台最多只需经过一个拐点,亦先加速再减速即能完成从A点到B点的平稳过渡.结合切换模式下摇摆台数学模型,启动、停止过程可以被看作是切换模式的一种特殊情况,仅是A点和B点的条件稍作变化.对这两种情况的数学模型推导,此处从略.3　算法仿真与结果分析3.1　运动算法仿真针对某型号三轴摇摆台,要求角位移点时间间隔为0.01s,角位移精度为0.01°.三个自由度方向中,选取俯仰方向进行仿真,其运动参数限定如下:角位移为±25°,角速度为±30°/s,角加速度为±100°/s2;亦即S max=25°,V max=30°/s,A max= 100°/s2.在Matlab环境下,结合以上约束条件对式(12)～式(17)分别取起始位置和目标位置处的各两个点进行仿真验证,下面分切换模式、启动模式和停止模式三种过程对控制系统的数学模型进行仿真.(已知任意两个点的角位移,再根据两个点间的时间间隔即可求出该位置点的角速度.)切换模式下,取起始点处A0=6.00,A1=6.25,取目标点处B0=-16,B1=-15.86,则仿真结果如图3所示;起始点A0,A1不变,目标点B0也不变,仅改变B1=-16.20,仿真结果如图4所示.图3　切换过程仿真结果1Fig.3　Simulation result1of switchmode图4　切换过程仿真结果2Fig.4　Simulation result2of switch mode 启动过程,取起始点处A0=0,A1=0,取目标点处B0=-12.42,B1=-12.36,取目标点处B0 =0,B1=0,则仿真结果如图5所示.图5　启动过程仿真结果Fig.5　Simulation result of starting停止过程,取起始点处A0=-12.42,A1=-12.36,取目标点处B0=0,B1=0,则仿真结果如图6所示.3.2　结果分析摇摆台运动过程中,根据摇摆台所处的起始点和目标点不同,得到的曲线和最小的时间值也不相同.通过图3和图4可以看到,在切换模式下,仅改变目标点处的速度所获得目标曲线形状差别很大,两个最小时间也相差0.47s.启动过程和停止过程完全可以看作切换模式的特例,从图5和图6中即514　第5期 马时亮等:三轴摇摆台运动算法建模与仿真可以看到起始和停止处拟合曲线一阶导数为零.图6　停止过程仿真结果Fig.6　Simulation result of stopping摇摆台运动仿真轨迹拟合曲线与理论实际完全吻合,通过CAN卡把摇摆台仿真数据传入电机驱动柜,即可实现摇摆台的启动、停止和模式切换等运动过程.4　结论摇摆台在启动、停止和模式快速切换过程中角加速度较大,在到达运动目标过程中一般都存在一定的超调和震荡,出现抖动[4].而本文根据摇摆台运动轨迹结合摇摆台运动限定条件,利用严密的数学理论推导出了摇摆台模式切换下最优化时间求取数学模型,实现了最短时间内摇摆台的平滑过渡,通过Matlab的仿真结果可以看到整个运动过程没有出现超调和震荡.该数学模型及其解决方法,能够完全满足摇摆台的实际运动要求,为车载武器装备的性能测试提供了精确、高效的测试平台.参考文献:[1]　许卫宝.三轴运动模拟摇摆台控制系统设计[J].自动化技术与应用,2008,27(5):20. XU WeiΟbao.Control System Design of ThreeΟaxis Simulator[J].Techniques of Automation&Applica2 tions,2008,27(5):20.(in Chinese)[2]　任兴明,袁运钊.摇摆台控制系统设计[J].现代雷达,1994,16(1):96. REN XingΟming,YUAN YunΟzhao.Design of the Control System for the Swinging Motion Device[J].Modern Radar,1994,16(1):96.(in Chinese)[3]　梅晓榕,陈明,张卯瑞.三轴仿真转台的建模与仿真[J].系统仿真学报,2001,13(3):278. M EI XiaoΟrong,CH EN Ming,ZHAN G MaoΟrui.Mathematical Modeling and Simulation of ThreeΟAxisFlight Motion Simulator[J].Journal of System Simu2 lation,2001,13(3):278.(in Chinese)[4]　刘钦彦,李勇,周兆英,等.小型三轴摇摆台及其控制[J].仪器与仪表,2002(4):9. L IU QinΟyan,L I Y ong,ZHOU ZhaoΟying,et al.Small Rotate Table with Three Axes and Its Control[J].In2strument Technique and Sensor,2002(4):9. (in Chinese)Modeling and Simulation of the Movement onthe Swing Equipment with Three AxesM A S hiΟli ang1,Z HOU Pi ng2,L I H ai1,CA I RongΟli1,S U W ei1(1.School of Photoelectrical Engineering,Xi’an Technological University,Xi’an710032,China;2.Xi’an Institute of Electromechanical Information Technology,Xi’an710065,China)Abstract:　A movement algorit hm of t he swing equip ment wit h t hree axes is presented in order to ensure t he movement stabilization during t he starting,stopping and mode switch of t he swing equip ment.Under t he rest riction of t he angle displacement(±25°),angle velocity(±30°/s)and angle acceleration(±100°/s2),t he smoot h cont rol curve is obtained in every free movement direction,and t he movement time is minimum.Matlab simulatio n result s indicate t hat t he movement don’t overshoot and vibrate,and t he transition time is less t han2seconds.The algorit hm can completely satisfy t he requirement of real movement of t he swing equip ment.K ey w ords:　swing equip ment wit h t hree axes;movement t rack;mode switch;Matlab simulation(责任编辑、校对　张立新) 614 西　安　工　业　大　学　学　报 第29卷。