基于六自由度模拟平台液压控制系统的设计

《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言六自由度机械臂，以其出色的灵活性、灵活的运动空间以及复杂的运动能力，在现代自动化工业和高端科技领域有着广泛的应用。

本篇论文旨在介绍一种六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真。

通过详细阐述系统设计、控制策略以及运动学仿真结果，为六自由度机械臂的研发与应用提供理论依据和实验支持。

二、系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统硬件主要包括机械臂本体、驱动器、传感器和控制单元等部分。

其中，机械臂本体采用串联式结构设计，通过六个关节的协调运动实现六自由度。

驱动器选用高性能直流无刷电机，并配备高精度减速器以提高控制精度。

传感器包括位置传感器、力传感器等，用于实时监测机械臂的状态和外部环境信息。

控制单元采用高性能微处理器，负责接收传感器信息、处理控制指令并输出控制信号。

2. 软件设计软件设计主要包括控制系统算法设计和人机交互界面设计。

控制系统算法包括运动规划、轨迹跟踪、姿态调整等模块，通过优化算法提高机械臂的运动性能和控制精度。

人机交互界面采用图形化界面设计，方便用户进行操作和监控。

三、控制策略1. 运动规划运动规划是六自由度机械臂控制系统的重要组成部分，主要任务是根据任务需求规划出合理的运动轨迹。

本系统采用基于规划的方法，通过预设的运动路径和速度参数，使机械臂按照规划的轨迹进行运动。

同时，采用动态规划算法对机械臂的运动进行实时调整，以适应外部环境的变化。

2. 轨迹跟踪轨迹跟踪是六自由度机械臂控制系统的核心部分，主要任务是使机械臂在运动过程中始终保持正确的姿态和位置。

本系统采用基于PID控制算法的轨迹跟踪策略，通过实时调整控制信号，使机械臂能够准确、快速地跟踪预设的轨迹。

同时，针对机械臂在运动过程中可能出现的扰动和误差，采用鲁棒性较强的控制策略进行优化。

四、运动学仿真为验证六自由度机械臂控制系统的设计效果和运动性能，我们进行了运动学仿真实验。

通过建立三维模型，模拟机械臂在不同任务下的运动过程，并分析其运动轨迹、姿态调整和速度变化等关键参数。

《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》篇一一、引言六自由度运动模拟器，以其精确模拟多种复杂动态环境的能力，正逐渐在航空航天、汽车驾驶模拟、虚拟现实、医疗康复等领域展现出广泛的应用前景。

本文将着重对新型六自由度运动模拟器的性能进行分析，并对其设计方法进行详细探讨。

二、新型六自由度运动模拟器性能分析（一）运动性能新型六自由度运动模拟器可以实现平动、转动和复杂运动的模拟，包括前后左右移动、俯仰、翻滚和偏航等。

通过精确的传感器和控制系统，运动模拟器能够准确反映动态环境的真实状态，提高模拟的真实性和可靠性。

（二）动力学性能该模拟器在动力学性能方面具有出色的表现。

其精确的动力学模型能够模拟出复杂的动态过程，为科学研究提供真实可靠的实验数据。

此外，该模拟器还具有高响应速度和低误差率的特点，能够快速响应外部环境的改变，保证模拟的实时性。

（三）环境适应性新型六自由度运动模拟器具有较好的环境适应性。

其结构设计灵活，可根据不同的应用场景进行定制化设计。

同时，该模拟器还具有较高的耐久性和稳定性，能够在各种复杂环境下长时间稳定运行。

三、新型六自由度运动模拟器的设计（一）硬件设计硬件设计是新型六自由度运动模拟器的关键部分。

设计过程中，需要选择合适的电机、传感器和控制模块等部件。

其中，电机是驱动运动模拟器进行各种运动的核心部件，传感器则用于实时监测运动状态，控制模块则负责协调各部件的工作。

此外，还需考虑硬件的布局和结构，以保证其稳定性和可靠性。

（二）软件设计软件设计是实现新型六自由度运动模拟器各项功能的关键。

在软件设计中，需要建立精确的动力学模型，以反映动态环境的真实状态。

此外，还需设计合理的控制算法和界面交互程序，以实现模拟器的精确控制和人机交互。

在编程过程中，应采用模块化设计思想，以提高代码的可读性和可维护性。

（三）系统集成与测试系统集成与测试是新型六自由度运动模拟器设计的最后一步。

在系统集成过程中，需要将硬件和软件各部分进行整合，确保其协同工作。

关于六自由度液压伺服运动系统研究论文关于六自由度液压伺服运动系统研究论文飞行模拟机是一个复杂的实时仿真系统，它能够模拟飞机的各种飞行状态，给飞行员提供逼真的视觉、听觉、动感和力感。

飞行模拟器液压伺服运动系统是一个六自由度运动平台，它能够作绕空间坐标3 个轴的俯仰、横滚、偏航角运动和沿3 轴的升降、横移、纵移直线运动。

平台有6 套独立的液压伺服系统，计算机通过控制6个作动筒的伸缩，来实现运动平台在6 个自由度上的运动。

1 六自由度运动系统结构六自由度运动系统主要包括以下部分: 万向铰链下支座、液压作动筒、储能器、万向铰链上支座、油源、控制电缆以及运动控制计算机。

1. 1 万向铰链支座组件每一个万向铰链上、下支座组件包括两个接头，它与运动平台的底部或地面相连，平台可以在最大偏移包线内自由运动，而没有任何机械阻碍。

万向铰链上支座接头的主轴和辅助轴上装有楔形的滚珠轴承，万向铰链下支座接头的主轴和辅助轴上装有滚柱轴承，所有的轴承都被调整到在指定负载情况下可无间隙地转动。

1. 2 伺服作动筒组件运动伺服作动筒是一个活塞杆以及活塞上带有静压轴承的不对称液缸，6 个作动筒控制整个运动平台6 个自由度的运行。

其中液压作动筒的设计比较特别，它包括液压缸、液压管、电液伺服阀、溢流阀、单向阀、节流阀以及位移传感器。

1. 3 油源油源被设计为一个完整独立的.分系统，包括运动及油冷却所需的泵、驱动电机、控制装置、油箱、相关设备以及阀门。

运动泵由一台110 kW 的电机驱动，泵容量可变并进行压力补偿。

在系统压力为19MPa 时，系统最大流量可调节到将近422 L /min，连续流量为292 L /min。

泵的最小额定工作压力为25MPa。

运动泵从油箱中吸油。

油箱的入口和出口被隔开，以更好地散热。

高压储能器直接安装在油源上。

正常工作时，泵、控制阀或者其他的液压系统组成部分不会发生气穴现象，阀门也不会震颤。

在具体工程中，油源的流量和压力根据需要发生改变。

六自由度飞行模拟器运动系统设计研究一、内容概要随着科技的发展，飞行模拟器在航空领域的应用越来越广泛。

六自由度飞行模拟器作为一种高性能的飞行模拟器，其运动系统的设计对于提高飞行模拟器的性能和用户体验具有重要意义。

本文主要研究了六自由度飞行模拟器运动系统的设计方案，包括运动控制系统、传感器系统、执行器系统等方面的设计。

通过对现有技术的分析和对未来发展趋势的预测，提出了一种适用于六自由度飞行模拟器的运动系统设计方案。

首先本文介绍了六自由度飞行模拟器的基本原理和结构特点，为后续的运动系统设计提供了理论基础。

然后详细阐述了运动控制系统的设计，包括控制策略的选择、控制器的设计和算法优化等方面。

在此基础上，本文探讨了传感器系统的设计，重点关注了惯性导航系统、力矩传感器和加速度计等关键传感器的选型和布局。

此外本文还对执行器系统进行了深入研究，包括电动缸、舵机和驱动器等关键部件的设计和优化。

为了提高飞行模拟器的稳定性和精度，本文还对运动系统的标定方法进行了研究，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的自适应标定方法。

本文对所提出的六自由度飞行模拟器运动系统设计方案进行了验证和实验，结果表明所设计的系统能够满足飞行模拟器的需求，具有良好的性能和稳定性。

本文通过研究六自由度飞行模拟器运动系统的设计方案，为提高飞行模拟器的性能和用户体验提供了有益的参考。

在未来的研究中，可以进一步优化运动系统的设计方案，以满足不同应用场景的需求。

1.1 研究背景和意义飞行模拟器技术在现代航空、航天等领域具有重要的应用价值，它可以为飞行员提供真实的飞行环境和训练条件，帮助他们熟悉各种飞行操作和应对紧急情况。

六自由度飞行模拟器是一种高级的飞行模拟器，它可以模拟飞机在空间中的六个自由度(平移、俯仰、滚转、偏航)的运动，为飞行员提供更加真实和全面的飞行体验。

然而目前市场上的六自由度飞行模拟器运动系统存在一些问题，如运动稳定性差、响应速度慢、精度不高等，这些问题限制了飞行模拟器的实际应用效果。

六自由度液压平台控制摘要：根据六自由度运动平台性能特点，对平台进行了基于位置反解的轨迹规划，并对平台控制系统硬件和软件模块进行了分析，以B&R 可编程控制器为结构设计了六自由度平台运动控制系统。

采用该控制系统，对平台进行了位置跟踪和轨迹跟踪性能测试试验，试验结果证明了模型的正确性及基于模糊神经网络整定的PID控制的工程可行性和有效性，为今后对液压六自由度运动平台的进一步深入研究提供一个便捷高效的平台。

关键词：六自由度;控制系统;运动平台随着自动化技术的发展和自动化程度的不断提高,对液压运动平台系统的稳定性、快速性、准确性、自适应性和鲁棒性等控制品质提出了更高的要求。

一般情况下,传统型控制器如PID控制器、最优化控制器和自适应控制器等就难以得到满意的控制效果;而人工智能型控制器能实现满意的控制效果,这类控制器不依赖于被控系统的精确数学模型,而依赖于人的经验知识,或者依赖于系统的输入与输出之间的非线性映射模型。

迭代学习控制(ILC)就具有人工智能特性,是处理不确定量的一种有效途径,它需要信息少,通用性好,计算方便快速。

1.轨迹规划六自由度平台机构由6个并联设置的伺服液压缸驱动，动感平台的任何一个自由度的运动均会造成6个液压缸的不同运动，所以六自由度平台机构是一个多变量、强耦合的液压伺服系统，各伺服液压缸需要协调一致地动作，机构在运动过程中才不至于产生不稳定和破坏现象。

对于六自由度平台来说，保持某种姿态或实现某种运动实际上是使六自由度平台的六根伺服液压缸跟踪期望轨迹的控制问题。

平台要保持某种姿态或达到什么位置，就必须对其运动轨迹进行规划，因此平台的运动轨迹的规划尤为重要。

并联机构的位姿控制和运动轨迹规划问题实质上都是机构的反解问题，即如何控制驱动杆来实现期望的运动轨迹。

而并联机构的位置反解简单且唯一，把参数化后的位姿曲线方程代入到位置反解中，得到并联机构驱动杆的运动规律，以此来控制各驱动杆就可以使动平台按照期望轨迹运动，因此利用并联机构的运动位置反解方程来规划上平台所期望的复杂的运动位姿是可行的。

六自由度液压伺服平台实验报告一、实验目的。

1、掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；2、掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现；3、掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；4、掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。

二、实验方式：演示实验。

三、实验内容。

1、根据六自由度平台系统原理图和相关电气元器件接线说明设计电控系统，演示模拟地震实验；2、了解影片动作文件的编辑，熟练操作六自由度影片播放软件；3、熟练操作六自由度平台调试软件；四、实验原理。

1、电液位置伺服控制系统的基本原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。

只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。

控制系统结构图如图3.1所示：图3.1电液位置伺服控制系统结构图2.六自由度平台逆解算法图3.2 空间机构位置关系示意图六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart 平台由上、下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压缸两端各连接一个球铰。

六个驱动关节的伸缩运动是独立的，由液压比例压力阀控制各液压缸作伸缩运动，从而改变各个驱动缸的长度，使动平台在空间的位置和姿态发生变化。

因此该平台是通过六个驱动杆的协调动作来实现三个线性移动及三个转动共六个自由度的运动。

Stewart平台机构的空间位置关系是指运动平台的六个自由度与六个驱动杆长度的关系，是研究该并联机构最基本的任务，也是机构速度、加速度、误差分析、工作空间分析、动力分析等的基础。

对于6-SPS平台机构，其特点是动静平台铰点共面，考虑到工作空间的对称性要求，将平台的6个铰点分成3组，三组铰点沿圆周120°均布，动、静平台的相邻两边到中心的夹角分别为30°和90°。

基于NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰【摘要】六自由度平台测控系统是六自由度平台的电气控制部分,它通过对六路液压缸的实时闭环控制,实现对平台位姿的控制;该测控系统采用NI的计算机,配置多种类型的PXI板卡,实现了对平台的电压、电流、数字IO、CAN总线等多种接口类型的测量和控制,满足了可靠性需求;采用了典型的上下位机控制,分别进行实时计算与任务管理,解决了实时性的控制需求;采用NI的虚拟仪器Labview开发测控软件,完成实时计算平台的正解与反解模块,作动器闭环控制等功能,增强系统的功能和灵活性;目前六自由度平台测控系统的硬件部分和软件部分都已经通过了调试,对系统进行了正弦运动和暂态特性测试,实验结果表明,运行速度快,满足了平台的控制要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】6页(P24-28,33)【关键词】六自由度平台;软件;SIT仿真模型【作者】王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰【作者单位】北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言六自由度平台是一种模拟航天器空间运动姿态的模拟器，在其行程范围内可以模拟任意空间运动。

六自由度是平台具有六个自由运动的维度，即纵向、升降、横向、俯仰、横滚、偏航[1]。

通过对6个液压作动器的精确控制和解藕算法，实现对平台的6个自由度的位姿控制。

其系统示意图如图1所示。

图1 六自由度平台示意图六自由度运动平台可以实现对既定的轨迹的跟踪，作为运动仿真平台有着广泛的应用：1)可以作为航空飞行模拟器；2)可以作为机器人的模拟运动机构；3)在娱乐界可以作为体感模拟娱乐机；4)用作飞机、船舶、潜艇、航天器等运动载体中相关仪器设备的试验。

《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化、智能化的生产方式已经成为制造业的重要发展方向。

其中，六自由度机械臂作为一种高效、灵活的自动化设备，在工业生产、医疗、军事等领域得到了广泛应用。

本文旨在设计一个六自由度机械臂控制系统，并对其运动学进行仿真分析，为实际应用提供理论支持。

二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂本体、驱动器、传感器、控制器等部分组成。

其中，机械臂本体采用模块化设计，由六个关节组成，每个关节配备一个驱动器，以实现六个方向的运动。

传感器负责检测机械臂的位置、速度、加速度等信息，控制器则负责根据传感器信息对驱动器进行控制，实现机械臂的精确运动。

2. 软件设计软件设计是六自由度机械臂控制系统的核心部分。

我们采用模块化程序设计思想，将系统分为传感器数据采集模块、运动规划模块、控制算法模块等部分。

传感器数据采集模块负责实时获取机械臂的状态信息，运动规划模块则根据任务需求生成机械臂的运动轨迹，控制算法模块则根据传感器数据和运动轨迹信息，计算出驱动器的控制信号，以实现对机械臂的精确控制。

三、运动学仿真分析为了验证六自由度机械臂控制系统的性能，我们进行了运动学仿真分析。

首先，我们建立了机械臂的数学模型，包括各关节的转动范围、转动惯量等参数。

然后，我们利用仿真软件对机械臂的运动学进行了仿真分析。

在仿真过程中，我们设定了不同的任务场景，如抓取、搬运、装配等任务。

通过仿真分析，我们可以得到机械臂在不同任务场景下的运动轨迹、速度、加速度等信息。

同时，我们还可以对控制算法的性能进行评估，如控制精度、响应速度等指标。

四、实验结果与分析为了进一步验证六自由度机械臂控制系统的性能，我们进行了实际实验。

我们将实际实验结果与仿真结果进行了对比分析。

实验结果表明，六自由度机械臂控制系统具有良好的控制精度和响应速度，能够实现对机械臂的精确控制。

基于 NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现摘要：六自由度平台作为一种全新的模拟器，用于航天空间运动姿态方面的模拟和规划，在六自由度平台的行程范围内，可以凭借其强大的功能去重新演绎各种空间运动，有着六种自由运动的维度，通过对六个液压作用气的精确控制和解耦算法，可以实现不同自由度的位子控制。

而本文将着重分析依托NI虚拟器基础上的六自由度平台测控系统，了解该系统运行的可靠性和安全性。

以通用计算机作为核心，在硬件平台基础上，由用户设计定义，具有仿真面板，有测试软件实现测试功能的一种全新计算机仪器系统，也有着强大的功能优势。

关键词：NI实时控制器；六自由度；系统设计前言：六自由度并联运动平台有着结构稳定、效率高且承载能力大等多方面的特点，兴起以来逐渐广泛地应用到如汽车、飞机等一些运动模拟实验设备，也取得了十分理想的成果。

在六自由度运动平台测控系统中，需要积极满足其高时效性和精确度，更要具备极强的图形图像交互功能。

而基于NItime的六自由度运动进程平台测控系统可满足六自由度运动平台实时测控的高要求[1]。

1.基于NI实时控制器的六自由度平台概述及系统结构1.概述六自由度运动平台可以实现对于原有轨迹的在线跟踪和监测，作为一种可以为航空飞行提供飞行模拟或是运动人模拟的机构，在应用到航空航天领域的同时，也能够运用在人们的日常生活中，作为一种娱乐体感游戏的形式出现,有着强大的功能，而本文依托NItime虚拟器分析六自由度运动平台的控制策略，能够缓解以往可靠性、时效性不高等控制问题。

以通用计算机作为核心的应届平台上，可以由用户自定义，且有着以下几点优势，首先使用了基于NItime虚拟仪器后，能够灵活配置各类关卡，增加了硬件的灵活性与多样性。

其次，选择了Lab view开发软件，能够简化传统的软件研发方式，Lab view作为一种新型的图形化编程工具，也是所见即所得的可视化工具，建立了人机界面后能够提供大量的控制对象内容，有利于图形化编程语言的落实。

摘要汽车驾驶模拟器是一种用于汽车产品开发、“人—车—环境”交通特性研究或驾驶培训的重要工具。

近年来，由于具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点，研究开发驾驶模拟器已经成为国内外一个重要发展方向。

本文在查阅国内外大量资料的基础上，结合老师的研究课题主要对六自由度汽车驾驶模拟器液压系统部分进行设计。

六自由度汽车运动模拟器采用液压伺服阀控制液压缸来驱动模拟平台的运动，以实现汽车驾驶模拟器运动姿态模拟。

本文主要进行机械机构的设计、液压伺服系统设计、液压泵站设计和液压缸的设计等。

通过模拟器的机构设计和驱动液压伺服系统设计，结合电气系统能够实现汽车在不同运行状态的模拟，当驾驶员坐在驾驶舱系统的座椅上进行模拟驾驶时，完全能够感受到实际汽车驾驶的各种体感，为实车训练驾驶提供了可替代的模拟平台；本设计也为今后的进一步研究及其在娱乐模拟器、动感电影等产业的实际推广和应用方面奠定了基础。

关键词：汽车驾驶模拟器六自由度运动平台液压伺服系统运动姿态控制AbstractThe Automobile-driving i an important tool which used for the development of auto mobile product and the study of the transportation characteristics of “man-car-environment”or the driver training .In recent years, the study of the automobile-driving simulator used for development has become an important development direction in the world because of the notable characteristics of high safety, well reappearance of scene, easy to develop and low cost.This article is based on searching the large quantity of information about at home and abroad, and combines with the tea cher’s research task which mainly designs the part of 6-dof driving Simulator of hydraulic system .The 6-dof motion simulator adopts valves of hydraulic servo to control actuator to drive the movement of driving simulation platform, and to achieve the movement posture simulation of the automobile driving simulator. This article is mainly about the designing of machine, the system of hydraulic servo, hydraulic pump station, and actuator and so on.According to the designing of agencies of simulator and hydraulic servo system, it can combines the electrical system which can bring out the imitation of cars in different movement conditions, when the driver simulating drive on the seat of cockpit system, you can feel the feeling of driving a true car, and it also offer the simulator platform which can be replaced for true driving training. At the same time, this designing is also establishes for the further researches and the practice extension and use.Keywords:Driving-automobile simulator, 6-dof of motion platform, the system of hydraulic servo, the control of campaign attitude目录1绪论 (1)引言 (1)国内外发展现状 (2)1.2.1国内外研究和发展概述 (2)1.2.2驾驶模拟器的应用和发展 (3)课题任务 (5)论文的主要研究内容 (5)2 运动学及力学分析 (6)六自由度运动模拟器机构位置反解 (6)2.1.1坐标系的建立 (6)2.1.2广义坐标定义 (6)2.1.3坐标变换矩阵 (7)2.1.4液压缸铰支点坐标的确定 (8)2.1.5位置反解 (10)六自由度运动模拟器机构位置正解 (11)静力学分析 (11)3 机械及液压部分设计 (12)运动模拟平台的设计 (12)3.1.1液压缸内壁D活塞杆直径d的计算 (12)3.1.2液压缸壁厚和外径的计算 (14)3.1.3缸盖壁厚的确定 (14)3.1.3液压缸工作行程的确定 (15)3.1.4缸体长度的确定 (15)3.1.5液压系统的计算 (15)液压泵站 (17)铰链的设计 (18)执行机构单元组成 (21)电液伺服控制单元与液压系统 (22)反馈单元 (23)4 电气部分设计 (24)电气原理及接口设计 (24)4.1.1MCS-51系列单片机的引脚及其功能 (24)4.1.2单个电液伺服液压缸位置控制电路设计 (26)4.1.3扩展电路 (26)电气原理图 (27)5 结论 (28)本文结论 (28)本文研究工作的不足 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1绪论引言驾驶模拟器是一种用于汽车产品开发、“人－车－环境”交通特性研究或驾驶培训的重要工具。

摘要六自由度运动平台，由于有极为广阔的应用前景，可以完成在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态，可广泛应用到各种训练模拟器上。

由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。

通过六自由度运动平台的机构特点及应用，可以在平台控制总体设计的基础上完成液压伺服系统的建模工作,在Matlab软件中对系统进行了仿真分析,将常规PID控制和基于神经网络算法的先进PID控制方法进行对比,仿真结果表明基于神经网络的PID控制方法对伺服系统具有良好的控制效果,同时也证明了电液伺服控制系统设计的合理性,将控制策略应用于样机平台,平台运行稳定,流畅。

为平台控制的进一步改进和完善奠定了基础。

关键词：六自由度平台；液压；PID控制AbstractSix degree of freedom motion platform, because there is a very broad application prospects, can be completed in the space of six degrees of freedom (X, Y, Z, alpha, beta, gamma) movement, which can simulate various spatial motion, can be widely applied to various training simulator. As the development of six degree of freedom motion platform, relates to the mechanical, hydraulic, electrical, control, computer, sensor, the spatial movement mathematical model, real-time signal transmission and processing, graphic display, dynamic simulation and so on a series of high-tech fields, so the development of six degree of freedom motion platform into colleges and universities, research institutes to hydraulic and control field level symbol.Through the mechanism, characteristics and application of six degree of freedom motion platform, can complete the modeling of hydraulic servo system based on the general control platform design, in the Matlab software to simulate the system analysis, the conventional PID control and PID neural network algorithm based on advanced control methods were compared, the simulation results show that the PID neural network the control method has good control effect of the servo system based on, it also proved that the design of electro-hydraulic servo control system is reasonable, the control strategy is applied in the prototype platform, platform stable operation, smooth. As a platform to control the further improvement and laid the foundation for the perfection of.Key words：6-DOF platform；hydraulic；PID control目录摘要 (III)ABSTRACT .................................................................................................................................. I V 目录 (V)1绪论........................................................................................................... 错误！未定义书签。

六⾃由度运动平台设计⽅案六⾃由度运动平台设计⽅案1概述YYPT原理样机⽤原库房留存的345⼚的直流电机作为动⼒源，直流驱动器及⼯控机作为控制系统元件，采⽤VB软件进⾏控制软件的编制，因设计及器件选型的原因，导致YYPT原理样机，在速度、精度、运动规律上等⼏个技术指标⽆法满⾜原规定的指标要求，现在此基础上进⾏优化⽅案的设计。

2 原理样机技术状态2.1 原理样机⽅案2.1.1 组成原理样机采⽤⼯控机作为系统的控制单元，⼯控机内配有研华PCI1716和PCI1723作为A/D和D/A模拟量卡，驱动器采⽤AMC 公司的型号为12A8的伺服驱动器，并配有直流可调电源其输出电流可达到150A，采⽤KH08XX（3）电动缸作为运动平台的六条⽀腿，电动缸上安装有电阻尺作为位置反馈器件，上平台与电动缸连接采⽤球笼联轴器，下平台与电动缸连接采⽤虎克铰链⽅式。

具体产品组成表见表2.1。

6 直流电源 12.1.2 结构⽅案六⾃由度运动平台是由六条电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上、下两个平台连接⽽成，下平台固定在基础上，借助六条电动缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个⾃由度（X ，Y ，Z ，α，β，γ）的运动，从⽽可以模拟出各种空间运动姿态。

图1 六⾃由度平台外形图a ）球笼联轴器（如图2所⽰）采⽤球笼铰链与上平⾯连接。

球笼铰链结构简单、体积⼩、运转灵活、易于维护。

初选球笼铰链型号BJB （JB/T6139-1992），公称转矩Tn=2000N/m ，⼯作⾓度40度，外径D=68mm ，轴孔选⽤圆柱孔d=24mm ，总长度L1=148mm ，转动惯量为0.00008kg.m 2，重量5kg 。

球笼联轴器电动缸虎克铰链上动平台下静平台图2 球笼联轴器b）虎克铰链（如图3所⽰）采⽤虎克铰链与下平⾯连接。

万向节铰链传动效率⾼，允许两轴间的⾓位移⼤，适⽤于有⼤⾓位移的两轴之间的连接，⼀般两轴的轴间⾓最⼤可达35o~45o，噪⾳⼩，对润滑要求不⾼，传递转矩⼤，⽽且使⽤可靠，因此获得⼴泛的应⽤。

六自由度液压驱动机械手液压及电控系统设计摘要随着科技的不断发展和进步，液压系统在各种领域上得到了广泛的应用。

因为液压系统体积小、重量轻、精度高、响应速度快、驱动力大、调速范围宽、寿命长和易于安全保护等优势，液压系统必然成为工程机械、各种机床和国防尖端产品等领域的主流技术。

所以液压系统的研究和应用也将成为今后科学技术发展的趋势，并有很大的发展空间和需求。

对于六自由度水下机械手的技术分析和对于设计的要求，本文设计了一种液压驱动六自由度机械手的液压与控制系统。

设计时，必须从实际情况出发，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、修理和维护方便的液压传动系统。

本文介绍了国内外水下作业机械、水下作业系统、常用的水下机械手的发展现状，整理并总结了国内外水下机械手的发展状况，提出了水下搬运机械手运行的思路,设计出水下液压机械手的液压传动控制系统，并对主要的技术参数进行了计算和校核。

本论文主要完成了如下工作：（1）六自由度液压驱动机械手的液压系统总体方案的确定与分析设计。

（2）六自由度液压驱动机械手的液压及其电控系统的分析设计。

（3）六自由度液压驱动机械手控制阀箱单向阀、减压阀、液控单向阀和电磁换向阀等元件的选型及分析计算。

（4）液压控制阀箱结构设计及液压控制阀箱零部件及油路块装配体的三维建模及二维图绘制。

（5）PLC控制系统的机型选型及编程。

关键词：六自由度水下液压机械手控制系统第一章前言1.1 选题背景、研究意义选题背景人类关注海洋，是因为陆上的资源有限，海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。

另一个重要原因是，占地球表面积 49％的海洋是国际海底区域，该区域内的资源不属于任何国家，而属于全人类。

但是如果哪一个国家有技术实力，就可以独享这部分资源。

因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。

水下机器人作为一种高技术手段，在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用，发展水下机器人的意义是不言而喻的。

六自由度位姿调节平台控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化学生：徐瑞指导老师：朱兴龙完成时期： 2015年6月1日扬州大学机械工程学院摘要六自由度平台在生活和实验设备得到了广泛的应用，例如各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中，在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。

为其他试验设备提供了一个可以进行各种姿态调节的支撑平台，方便其他各种实验的展开。

由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。

同时平台的姿态能够实时调节、精确度自动化程度高等优点。

近些年来，对于六自由度平台的控制得到了关注和研究。

本文将针对实验室现有的调节平台，设计其控制系统，使位置、姿态调节更加方便快捷。

首先需要进行控制系统总体方案论证，确定可行的总体方案。

同时在详细了解实验室现有的调节平台的结构的基础上，根据相应的性能要求确定电机、驱动器、控制器型式，建立了六自由度位姿调节平台的运动学模型，进而建立了六自由度位姿调节平台的运动学方程，设计控制系统线路图，重点考虑电机运动到极限位置时“卡死”问题，设置加以控制，最后采用VC++6.0开发工具，在Windows 环境中对控制软件进行功能开发，实现电动、自动功能，解决电机运动到极限位置时“卡死”问题。

关键字: 六自由度位姿调节平台；极限位置；运动学模型；行程开关ABSTRACTSix degrees of freedom platform and experiment equipment has been widely used in life, such as all kinds of training simulator such as flight simulator, ship simulator, the navy helicopter landing simulation platform, the tank simulator, vehicle driving simulator, the train driving simulator, the earthquake simulator and action movies, entertainment and other fields, even available space spacecraft docking, refueling tanker docking.In processing can be made into six axis linkage machine tool, dexterous robot, etc.For other test equipment provides a can undertake all kinds of posture adjustment support platform, convenient and other various kinds of experiments.Due to the development of the six degrees of freedom motion platform, mechanical, hydraulic, electrical, control, computer, sensors, space motion mathematical model, the real-time signal processing, graphical display, dynamic simulation and so on a series of high-tech fields, therefore the development of the six degrees of freedom motion platform into institutions of higher learning, research institute's iconic symbol of hydraulic and control level.At the same time platform attitude to real-time adjustment, high automation degree of precision.In recent years, the six degree of freedom platform control to get the attention and research.This article will focus on the adjustment of the existing laboratory platform, design of its control system, make position, posture adjustment more convenient and quick.First need to control the system overall scheme demonstration, deciding the overall concept of feasible.In details about the lab at the same time, on the basis of existing to adjust the structure of the platform, according to the requirement of the performance of the corresponding type of motors, drives, controller, set up the kinematics model of six degrees of freedom posture control platform, and then established the kinematics equation of six degrees of freedom posture adjusting platform, design of control system circuit diagram, emphasizing on the electric motor to the limit position "stuck" problem, set control, finally in the software development environment using c language to controlthe function of software development and implementation of electric and automatic functions, solve the electric motor to the limit position "stuck" problem.Key words : six degrees of freedom posture adjusting platform;Limit position;The kinematics model;Travel switch目录摘要·············································································································· ABSTRACT ···································································································第一章引言···································································································1.1课题来源······························································································1.2国内外现状···························································································1.3本文的主要内容·····················································································第二章六自由度位姿调节平台控制系统的总体设计方案···········································2.1原控制系统方案及存在的问题····································································2.2现控制系统方案及解决的问题···································································第三章控制系统设计························································································3.1六自由度调节平台的运动学模型································································3.1.1 D-H方法简介·················································································3.1.2 运动学模型····················································································3.2 硬件设计·····························································································3.2.1电机选型·······················································································3.2.2驱动器选型·····················································································3.2.3控制器选型·····················································································3.2.4传感器选型·····················································································3.2.5控制系统原理图··············································································3.3 软件设计·····························································································3.3.1开发环境介绍·················································································3.3.2软件界面·······················································································3.3.3 程序片段·······················································································第四章结论····································································································参考文献········································································································致谢··············································································································第一章引言1.1课题研究意义本课题是结合视觉测量中标靶、摄像机需要进行位姿和姿态的调整，针对实验室现有的调节平台，设计一种具有六自由度调节平台的控制系统，使位置、姿态调节更加方便快捷，同时针对电机运动到极限位置时“卡死”问题解析解决。

《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》篇一一、引言随着科技的不断进步，六自由度（6-DOF）运动模拟器已经成为多个领域中的研究热点，尤其是在航空、航天、汽车以及机器人等复杂动态模拟与仿真中扮演着举足轻重的角色。

本篇范文旨在全面地分析新型六自由度运动模拟器的性能，并对其设计进行详细阐述。

二、新型六自由度运动模拟器的性能分析1. 精确性新型六自由度运动模拟器通过高精度的传感器和精确的控制系统，能够实现模拟物体在空间中的六种自由度运动，包括三维空间的平移和旋转运动。

这种高精度的运动模拟为研究物体在复杂环境中的动态行为提供了可能。

2. 动态响应性新型六自由度运动模拟器具有良好的动态响应性，能够在短时间内对输入信号进行快速响应，实现动态模拟。

这种特性使得模拟器在研究动态系统时具有更高的可靠性。

3. 稳定性新型六自由度运动模拟器具有较高的稳定性，能够在长时间的工作过程中保持精确的模拟效果。

此外，其结构设计和控制系统均经过优化，使得模拟器在各种复杂环境下都能保持稳定。

4. 安全性与可靠性新型六自由度运动模拟器在设计和制造过程中充分考虑了安全性和可靠性。

其结构坚固耐用，具有过载保护和紧急停止等功能，确保操作过程的安全性。

同时，高可靠性的硬件和软件系统使得模拟器能够长时间稳定运行。

三、新型六自由度运动模拟器的设计1. 结构设计新型六自由度运动模拟器的结构设计主要采用多级串联结构，通过电机、传动装置和支撑结构等部件的协同作用，实现物体的六自由度运动。

同时，为了确保结构的稳定性和可靠性，设计过程中充分考虑了结构的刚性和减震性能。

2. 控制系统设计控制系统是新型六自由度运动模拟器的核心部分，它通过传感器采集模拟对象的运动信息，并基于预设的算法和模型对运动进行控制。

控制系统的设计需考虑到响应速度、控制精度和稳定性等多个方面，确保模拟器能够满足实际需求。

3. 软件系统设计软件系统是新型六自由度运动模拟器的另一个重要组成部分，它负责实现数据的采集、处理、分析和显示等功能。