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车辆发动机运动模拟平台的控制研究
| 论文题名： | 车辆发动机运动模拟平台的控制研究 |
| 关键词： | 车辆发动机;隔振性;控制算法;运动控制卡;软件开发 |
| 摘要： | 当前，发动机的性能和寿命检测是研究的重点内容。针对车辆发动机的性能测试难、成本高等问题，采用并联运动模拟平台能够模拟发动机在实际路况下的颠簸、俯仰及侧倾运动，达到良好的测试效果。本文以一种新型2-RPS/2-UPS/PS并联机构作为车辆发动机运动模拟平台构型，为实现其运动控制，分析了机构运动学并设计了隔振方案，研究了并联运动模拟平台的控制方法，研发了完整的平台控制硬件系统，开发了基于MFC的控制软件并进行了实验验证，具体的研究内容如下： 首先，对平台机构进行了运动学反解解算与仿真验证，同时通过数值搜索法求解了工作空间。对平台的隔振方案进行了研究，并进行了模态分析，通过与发动机振动频率比较，得出其不会发生共振。设计了组合型钢丝绳隔振器，并计算出隔振效率，结果表明能够满足隔振要求。 其次，建立伺服电机的数学模型，并提出了一种模糊PID控制算法对其进行控制。针对模糊PID控制算法抗干扰能力弱的问题，提出了一种基于指数趋近律的模糊滑模控制算法。在Simulink中建立伺服电机数学模型，通过控制算法对电机进行仿真对比验证。通过Simulink与Adams联合仿真建立并联运动模拟平台控制系统联合仿真模型，并以控制算法跟踪驱动变化曲线，验证了基于指数趋近律的模糊滑模控制算法能够提高系统的跟踪速度和响应时间，并增强系统的抗干扰能力。 然后，构建了并联运动模拟平台软硬件控制系统的整体结构，设计了控制系统硬件部分，并进行了选型、电路设计、系统搭建和调试，搭建了控制箱与配电箱，得到整体控制硬件系统。对平台总体控制策略进行研究，提出了回工作点和回机构原点控制策略，并制定了点位控制策略、轨迹控制策略以及数据输入控制策略。 最后，针对并联运动模拟平台控制系统进行了软件开发，基于MFC的消息响应机制、多媒体定时器和多线程等方法对软件开发框架进行搭建和设计，并进行通信、初始化和保护逻辑设定。根据控制策略设计了软件各功能模块，搭架了人机交互界面并进行实验，验证了各项指标以及运动学的正确性，然后进行了重复运动实验和回工作点实验，结果表明控制系统的控制误差较小，能够实现平台高速稳定运行。 |
| 作者： | 赵东赫 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 李仕华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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