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三自由度轨道检测平台设计与控制系统研究
| 论文题名： | 三自由度轨道检测平台设计与控制系统研究 |
| 关键词： | 串联结构;D-H坐标变换;空间机构学;动力学仿真;伺服控制;轨道检测平台 |
| 摘要： | 随着高速铁路飞速发展，铁路轨道的日常检测要求日益严格。目前，国内轨道日常巡检主要依赖于工作人员利用机械式量具进行手工测量。这种传统人工测量手段不仅耗费巨大的人力物力、检测速度慢、测量精度低，而且无法对轨道参数进行实时监控，已经很难满足铁路高速、高密度的行车检测需求。高效、快速的日常自动化检测系统是提高铁路运营效率和运行安全性的重要保障。研制一种高效、快速、准确的铁路轨道日常检测设备是铁路轨道检测的当务之急。 我国铁路研究机构相继研制了多个铁路轨道检测系统，但都属于大型轨道检测设备。大型轨道检测车的制造和使用成本很高，主要应用于轨道线路铺设检测验收和轨道季度大型检测，不便于铁路施工者使用和日常线路检测，难以适应频繁的日常检测需求。 本文重点研究轻便型三自由度轨道检测平台。串联结构具有工作空间大、结构简单、设计复杂程度低、运动控制简单等优点。本文设计的具有两个移动自由度和一个转动自由度的三自由度串联检测平台，能够较好地满足非接触式测量装置的空间位置检测要求，同时能够适应当前繁复的日常检测需求。 本文根据三自由度串联型机构特点设计了一种轻便型轨道日常检测平台。根据非接触光学检测装置的检测特性，运用D-H空间坐标变换法，完成平台结构空间位置分析，结合空间机构学，完成平台空间结构设计合理性分析。同时，实现三自由度平台伺服控制系统设计，利用力矩平衡原理完成平台力学平衡性分析。采用Creo2.0建立平台三维模型，导入ADAMS软件建立虚拟样机模型，实现了动力学模拟仿真和空间位置仿真，验证了结构力学平衡性和空间结构合理性。最后，利用MFC编写伺服控制程序，实现三自由度结构自动化控制。 在结构设计与分析的基础上，绘制了检测平台装配图和零件图，完成了物理样机制造。现场试验表明:平台物理样机具有良好的运动性能，能够满足预期的检测要求，较好地完成检测任务。 |
| 作者： | 苟慎龙 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王培俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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