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船舶运动模拟平台控制系统的研究与实现
| 论文题名： | 船舶运动模拟平台控制系统的研究与实现 |
| 关键词： | 船舶运动模拟平台;控制系统;并联机构;数据采集 |
| 摘要： | 船舶运动模拟平台按照使用目的不同，可以分为训练船舶运动模拟平台、工程船舶运动模拟平台、科研船舶运动模拟平台和娱乐船舶运动模拟平台。基于Stewart六自由度并联机构，本文致力于娱乐船舶运动模拟平台及其控制系统方面的研究与实现，该娱乐模拟平台采用被动式模拟运动，需要根据海况提前采集好模拟数据，在顾客体验时再将模拟数据传给控制系统。 首先，分析了并联与串联机构的特点，建立了并联机构的运动学模型。本文提出了运用并联机构位姿正解的输出参数作为位姿反解计算的输入参数，来验证理论之正确性的方法，并用算法实现。通过Solidworks软件建立三维模型，进行了基于拉格朗日方程的动力学分析，为后面ADAMS动力学仿真提供了理论基础。 其次，为达到模拟船舶运动的逼真效果，本文采用6路16位高精度数据采集卡和高精度拉杆式位移传感器来采集模拟数据。同时，为消除数据采集过程中的外界干扰信号和噪声信号，还采用了五点三次平滑滤波和移动平均滤波两种方法进行对比分析，实现信号的预处理。本文提出了用曲线拟合的方法，生成模拟运动函数库，可以更方便地模拟船舶在不同海浪作用下的横摇、纵摇和升降等运动。 然后，基于Visual C++6.0开发了两个人机交互界面软件。一个是运动数据采集系统软件，用来采集和编辑不同海况下船舶运动的模拟数据;另一个是船舶运动控制系统软件，用来读取数据库内的模拟数据和控制整个船舶运动模拟系统。 最后，以DSP技术为基础，以TMS320F28335芯片为核心，以六自由度并联机构为实验平台，开发出基于DSP的娱乐小型船舶运动模拟平台控制系统。采用电动伺服驱动方式，对模拟平台的伺服系统等硬件进行选型与电路设计，通过控制六个伺服电动缸的长度变化来改变动平台的位姿，从而实现模拟船舶在海浪作用下的各种运动。同时在下位机控制程序中加入S曲线加减法算法，使系统更加稳定可靠，运动轨迹更加平滑，在实物样机上进行大量测试实验，验证了本文所设计的船舶运动模拟平台控制系统的精确度与可靠性。 |
| 作者： | 宋维斌 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 高春鸣;文德军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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