六自由度飞行模拟器运动平台仿真

摘要

飞行模拟器的运动平台本质上是并联机构,而Stewart 工作平台是飞行模拟器的标准机构,它是近年来国内外研究的热点之一,具有多自由度、高刚性、高精度、可模块化生产等优点,其应用领域已经扩展到并联机床、航空宇航器对接、医疗器械等多个方面.然而在Stewart机构的实际应用上还存在瓶颈,主要集中在工作空间分析方面,同时其正向运动学求解非常复杂.就工程方面的实际应用而言,Stewart机构的理论基础是建立在逆向运动学上的.其结构参数的设置将决定机构的运动学、动力学性能.该文从逆向运动学出发,设计了一套软件仿真系统,在人机交互下进行各种结构参数设置下的Stewart机构的运动学仿真,仿真结果供设计者分析和参考.该文开发的仿真软件的特点是动态数据的实时输入,主要仿真对象是飞行模拟器以及其他需要现场输入数据的工具机.同时,软件为将来仿真功能的扩展提供了接口.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 Stewart机构的基本原理

1.2 Stewart机构的发展及应用

1.3 Stewart机构的特性

1.3.1 Stewart机构作为一般运动平台的优势

1.3.2 潜在优势

1.3.3 串并联式工具平台优缺点比较

1.4 本文的主要研究工作

1.4.1参数设置部分

1.4.2数据输入部分

1.4.3图形仿真部分

1.4.4软件编程技术

第二章机构的几何分析

2.1 机构的自由度

2.2 坐标系与坐标变换概述

2.2.1 齐次坐标

2.2.2 平移变换

2.2.3 旋转变换

2.2.4 坐标变换

2.3 Stewart机构的位置逆解

2.3.1坐标系统

2.3.2位置逆解

2.4 工作空间分析

2.4.1 影响工作空间的因素

第三章STEWART机构的运动学分析

3.1 运动影响系数简介

3.2 运动分析

3.3 运动影响系数矩阵

3.4 矩阵的条件数和机构运动的可控性

3.5 本章小结

第四章仿真系统设计

4.1 引言

4.2 仿真软件的总体设计

4.2.1 面向对象的软件设计方法

4.2.2仿真系统的规划

4.2.3仿真程序的结构

4.2.4软件的实现工具

4.3 数据输入方式

4.4 COM和DirectX

4.4.1 Windows组件与COM模型简介

4.4.2 DirectX和Directlnput

4.4.3 Directlnput和游戏杆的使用

4.4.4 在VC++6.0中使用Directlnput

4.5 CDIJoystick类

4.6 参数设置模块

4.6.1机构参数设置

4.6.2 图形参数设置

4.7 仿真计算和控制

4.7.1 仿真计算的C++数学类

4.7.2仿真运动的控制策略

4.8 图形仿真

4.8.1 OpenGL简介

4.8.2 使用OpenGL

4.8.3 Stewart机构的图形仿真

4.9 运动仿真效果

4.10仿真软件的优化和扩展

第五章总结

在学期间发表的论文

致谢

参考资料