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基于Stewart 平台的舰船运动模拟平台的轨迹研究

2021-01-29邵云龙吴建民严昊

农业装备与车辆工程 2021年1期

邵云龙,吴建民,严昊

(201620 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院)

0 引言

舰船水上航行时,由于受到海浪的剧烈干扰,从而影响舰船的航行安全[1],模拟运动平台的运用引起了研究人员的广泛关注[2]。若按系统结构形式对舰船运动模拟平台进行分类,大体可以分为串联式和并联式。其中,串联式的刚度较差、承载能力较小,而并联式具有很高的结构紧凑性,并且刚度性很高,承载能力大。此外,并联式模拟平台累积误差相比串联式而言较小,弥补了串联式在相关层面的不足。东北大学丛恺[3]设计了一款三自由度船舶模拟平台,青岛黄海学院的李晓岩[4]等人设计了一款可进行5 个自由度模拟的舰船模拟平台。现有船舶模拟器的标准中,没有明确提出对 Stewart 平台模拟不同海况下船舶运动的相关技术要求[5]。本课题采用并联Stewart 平台对在海洋中受到波浪剧烈影响的船舶进行仿真研究,并根据上述进行舰船模拟平台的相关设计。

1 舰船运动模拟平台参数设计

舰船运动模拟平台采用Stewart 并联机构进行设计建造。其结构参数为:上平台直径Ra为300 mm,下平台直径Rb为400 mm。当平台处于初始位置时,下平台到上平台的距离h 为450 mm,各个杆长li均为470 mm。

上平台相邻较近的两个铰结点之间的距离为77.4 mm,相邻较远的两个铰结点之间的距离为424.26 mm。上平台的各个铰结点之间的位置关系如图1 所示。

下平台相邻较近的两个铰结点之间的距离为103.2 mm,相邻较远的两个铰结点之间的距离为565.68 mm。……

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