伺服电动缸六自由度加载平台的运动仿真与电气系统设计

　　在航空航天、工业自动化等领域有很多承受复杂交变载荷的重要结构件，为保证设备的长时间稳定运行，需要在结构件装配工作之前进行多自由度加载疲劳测试。六自由度加载平台的任务便是来模拟试件运行过程中的受力环境，对保证试件运行的安全、稳定性有非常重要的作用。本设计对基于伺服电动缸六自由度并联机构的加载平台进行了研究。 　　本文首先介绍了伺服电动缸六自由度加载平台基本原理与结构组成，对电动缸六自由度并联机构进行数学建模和位姿正解/逆解的推导。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加载平台的机械结构模型，并对其进行运动仿真，实现了单自由度、多自由度运动情况下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空间求解等。 　　之后，根据设计需求对机电系统（电机、伸缩杆、力传感器等部件）、控制系统（上位机控制系统、下位机控制系统、通信系统）进行了机电元器件选型，完成了基于STM32的六自由度加载平台控制系统的硬件、软件和界面（GUI）设计，实现了控制系统与Matlab仿真平台控制与通信、力传感器信号调理与采集、伺服电机数据采集与闭环控制、系统运行状态检测与预警等功能。 　　本设计综合了机械建模、数学建模、运动仿真、Simulink 仿真、电路设计、嵌入式软件设计对六自由度加载平台进行了研究，完成了电动缸六自由度加载平台电气系统的设计与调试准备，为今后的六自由度加载平台实物调试奠定了一定基础。