六自由度平台功能简介

北京星光凯明动感仿真模拟器中心

2011年10月9日

六自由度机电运动平台广泛的应用于飞机、舰船、车辆的运动仿真和人员训练。六自由度运动平台能在空间六个自由度上做任一自由度的单自由度运动，也能做任意几个自由度的复合运动。由于采用全数字控制的伺服系统作为平台运动的执行机构，因此，平台运动光滑连续，可产生高频响的快速运动，亦可实现低速下的平稳运动。这类平台特别适合对不同路况条件下以不同车速运行的车辆进行动态模拟，以及对不同海况下的海上航行进行运动模拟。

我们是生产数控六自由度运动平台的专业化企业，具有多年从事仿真工作所积累的理论基础和实践经验。拥有一支高素质的技术队伍和完备的生产基地。曾经生产过的产品有：全数字六自由度飞行模拟器、特种车辆三自由度液压试验台、特种车辆四自由度液压摇摆台、特种车辆六自由度试验台、特种车辆倾斜试验台、全数字六自由度地震模拟平台、数控六自由度坦克工程模拟器运动平台和舰船用六自由度仿真设备等(详见用户名单)。在产品的性能、质量以及产品中高科技的含量等方面均得到仿真界的高度评价。

六自由度的定义

六自由度运动是指在X-Y-Z三维空间内分别沿X、Y、Z轴的平动运动和分别绕X、Y、Z轴的转动运动。将绕X轴的转动定义为滚转ϕ，将绕Y轴的转动定义为俯仰θ，将绕Z轴的转动定义为偏航χ。如下图所示： x

Y

Z

具体指标如下：

机电式六自由度平台技术性能

（一）主要功能：

1.总载荷200kg

2. 1-6个自由度任意组合的多自由度复合正弦运动，幅值、频率均可以人为设定

3. 正弦复合运动

4. 随机运动

5. 对实测路面谱、海浪谱的运动复现

6. 运动平台满载条件下可以运动到任意位置，并锁定。

7. 具有机械、电器、软件多重安全保护措施

8. 测试系统（选件）实时采集六台缸的位置信号，通过反变换算法算得平台的位姿数据，并以曲线和数字两种方式在屏幕上实时显示，测试数据还可以实时输出。

9. 数据端口开放，可自由导出和输入。

（二）可执行标准：

1.国军标GBJ15023-91《军用设备环境试验方法倾斜和摇摆试验》

2.GJB2021-94《飞行模拟器六自由度运动系统设计要求》

3.GJB1395-92《飞行模拟器通用规范》设计

4.电磁兼容性设计按《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》执行

5.机械结构设计按GBJ17-1988钢结构设计规范

6.GB3811-83起重机设计规范。

（三）主要技术参数：

平台姿态

俯仰（绕Y轴）：±20°

侧倾（绕x轴）：±20°

精度：±0.5°

平台位移：

升降行程：200mm

精度：±1mm

（四）运动平台的系统控制原理图：

伺服驱动器与伺服电机、主控计算机以及电源滤波器等的逻辑关系如下图所示：

（五）机电式六自由度平台系统配置：

1.交流伺服系统

2.电动缸与运动平台台架结构

3.计算机实时控制与仿真系统

4.强电控制柜

5.计算机测控系统操作台

6.控制软件、仿真软件、测试软件、通讯软件

（六）六自由度机电平台组成

由电动缸驱动的机电式六自由度运动平台与液压运动平台一样，可以广泛用于各类动感仿真领域，其特点是精度高、体积小、无污染、使用简便，其基本构成为：

运动平台，下平台、十字轴、铰支座、滚珠丝杠副、缸筒、同步带、交流伺服电机、伺服驱动控器、旋转编码器、伺服控制柜、主控计算机、工控模板和电器组件。其外形如下图所示(机电六自由度彩图):

（七）六自由度机电平台运动原理

由主控计算机通过D/A转换卡向伺服驱动器发出控制指令，伺服驱动器驱动伺服电机旋转，并通过同步带带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠与滚珠螺母配合，将转动变换为缸筒的直线运动，当六台电动缸按软件设定的方式运动时，即可实现平台六个自由度的运动。同时，伺服电机的运动信息通过旋转编码器和脉冲计数器反馈至主控计算机，计算机将脉冲数据转换为电动缸位移量，形成位置闭环控制，这样就达到整个运动过程的程序控制。

（八）六自由度机电仿真平台总能耗

●●伺服电机能耗：1.0Kw×6=6Kw

●●计算机控制系统能耗：0.5Kw

●●控制电器及直流电源：0.5Kw

●●总能耗：约7Kw

●●电源：220V± 10% V/50 2HZ

（九）.六自由度机电运动平台配置清单及价格构成