绳牵引并联支撑系统仿真分析与没力系统应用研究

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作为一种新型的低速风洞模型支撑系统,绳牵引并联机构因具有速度快、惯性小、承载能力大以及对流场干扰小等诸多优点而备受关注。但是由于该类系统具有冗余驱动的特点,如何优化分配绳系拉力以及如何精确测量飞行器模型所受气动载荷成为待解决的关键技术。本文重点对这两方面问题展开研究,主要工作及成果如下所述。  首先,建立了WDPSS-8的运动学模型和动力学模型。由于冗余驱动引入了过约束,其高度耦合的非线性系统必须有冗余驱动力才能实现力闭合,导致绳拉力是多解的。论文在动力学模型分析的基础上提出一种基于罚函数算法的绳拉力优化求解方案,并在MATLAB环境下进行了仿真,仿真结果表明非线性规划方法对绳拉力优化分配的合理性。  其次,在ADAMS环境下对WDPSS-8的运动学和工作空间进行分析。论文计算了该机构的运动学逆解和正解,规划飞机模型做螺旋线组合运动的轨迹;求解出飞机模型在纯俯仰、偏航和滚转振荡运动下的工作空间,并对为增大俯仰工作空间而设计的两种时变结构方案进行了验证,仿真结果表明所提方案是合理的。  接着,搭建了WDPSS-8的绳系拉力测量系统,改进测力系统的采集程序,并对所搭建的测力系统进行测试标定;同时选取合适的牵引绳,测定其弹性模量。  最后,将WDPSS-8样机放置在某一开口式回流低速风洞中进行吹风试验。在测得模型处于不同风速、不同姿态角、不同运动规律下各绳的拉力数据后,给出处理数据的方法,并解算出模型的相关空气动力载荷参数。试验结果表明,绳牵引并联机构用于风洞试验的模型支撑是可行的。  本文的研究工作为绳牵引并联机构的受力分析以及运动控制提供了理论和实践基础,对后续绳牵引并联机构的深入研究具有借鉴意义。
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