飞行模拟转台设计论文.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文1目录1.绪论.11.1选题的依据及意义.31.2国内外研究概况及发展趋势.32.单片机控制系统设计.42.1单片机的选用及功能介绍.42.2片外存储器功能简介.52.3显示与键盘部分设计.62.4交流异步电动机变频调速系统.82.4.1交流异步电动机变频调速原理.92.4.2主电路和逆变电路工作原理.92.4.3变频与变压.122.4.4电动机与单片机的接口.142.5位移和转速检测部分的设计.152.5.1位移检测传感器和转速检测传感器的选用.152.5.2光栅位移和转速传感器与单片机的接口设计.163机械结构与液压传动系统设计.193.1升降系统结构分析.203.1.1液压缸结构.203.1.2液压缸零部件分析.233.1.3油缸的壁厚校验.253.2传动系统结构分析与计算.263.2.1电动机的选择.263.2.2.2轴尺寸设计.293.2.3键的选择与校核.313.2.4皮带的选择.323.3液压系统分析.353.3.1液压系统.353.3.2液压泵与电动机的选择.36结论.38参考文献.39致谢.40摘要：飞行模拟转台是航空航天仿真试验的重要设备之一，近年来仿真技术的发展对飞行模拟转台提出了更高的要求，同时也促进和飞行模拟转台的开发。飞行模拟转台是具有重大经济价值和国防战略意义的高精尖实验设备，它是在实验室条件下模拟飞行器或导弹在空中飞行姿态半实物仿真的有力工具，它和目标发生装置组合在一起模拟导弹跟踪目标的过程，可以真实地模拟出导弹等飞行器在空间的各种姿态和动力学特性，从而对其传感器件、控制系统和执行机构等硬件设备的性能加以测试和南昌航空大学科技学院学士学位论文2评价，为飞行器的研制、改进和再设计提供各种参考依据。它的性能指标直接关系到飞行仿真结果的逼真度。随着当前国际形势的日益严峻和我国现代军事技术的不断发展，对模拟转台的精度要求不断提高。作为一种高精度的运动仿真设备，其台体动态特性直接影响到转台动态仿真的可靠程度。在设计阶段对机械台体进行动态特性分析和优化设计，尤其是对框架等结构支撑部件的动态特性研究和结构优化设计十分重要。本文主要介绍液压模拟转台，包括设计特点和主要性能，并对主要指标的测试情况作了简单介绍和分析。关键字：飞行模拟转台航空航天仿真Abstract:flightsimulationturntableisaerospacesimulationexperimentisoneoftheimportantequipmentinrecentyears,thedevelopmentofsimulationtechnologyforflightsimulationturntableisputforwardhigherrequest,butalsopromotethedevelopmentandflightsimulationturntable.Flyingsimulationturntableissignificanteconomicvalueandsignificanceofdefensestrategy,itisexquisiteexperimentequipmentinthelaboratoryconditionssimulatedflyingintheairormissileflighthardware-in-the-loopsimulation,itisapowerfultoolandplanttogethertosimulatetheprocessofmissiletracking,cantrulysimulateflyinginspaceofmissileetcallsortsofattitudeanddynamiccharacteristicsofthesensor,thus,controlsystemandenforcementagenciesandotherhardwareequipmentperformancetestandevaluation,thedevelopmentandimprovementforvehicleandisdesignedtoprovideallkindsofreference.Itisdirectlyrelatedtotheperformanceindexoffidelityflyingsimulationresults.Withthecurrentinternationalsituationandtheincreasinglyseriousinmodernmilitarytechnologyunceasingdevelopment,theaccuracyofsimulationturntableisimproving.Asakindofprecisionmotionsimulationequipment,thedynamiccharacteristicsofthemachinebodydirectlyaffectthereliabilityofthedynamicsimulationturntable.Inthedesignphaseofmechanicalmachinebodydynamicanalysisandoptimaldesignofframestructure,especiallythedynamiccharacteristicsofthestudysupportedcomponentsandstructureoptimizationdesignisveryimportant.Thispapermainlyintroducesthehydraulicsimulationturntable,includingthedesigncharacteristicandmainperformance,andthemainindexesoftestsareintroducedandanalyzed.Keywords:flightsimulationturntableaerospacesimulation南昌航空大学科技学院学士学位论文31.绪论1.1选题的依据及意义随着飞机和导弹的快速发展，要求其具有更高的性能和稳定性,这就要我们通过对他们的性能参数进行测量评估进而进行改进，但一架真正的飞机或一枚导弹的成本太高,我们不可能也没有必要用一架真正的飞机或导弹来进行实验采集数据,这就要求我们采用一些比较合理的实验装置来实现飞机或导弹的飞行状态，这样飞行模拟实验转台得以发展。该转台可以将重物放在其上面也可以用来对飞行员进行培训，因为它可以模拟飞机在空中飞行的各种姿态。该装置的出现既达到了对飞机或导弹性能参数的采集，进而改进，在成本上远远低于一架飞机或导弹的价格，对飞机和导弹的发展具有不可估量的价值。1.2国内外研究概况及发展趋势目前,大部分飞行模拟转台采用串联式机构,而本设计则采用并联式机械机构来实现的。采用并联机构其承载能力大,机构简单。本机构由上下两个工作平台,下平台固定在地面上,上平台用来放待实验的物品,在上下平台之间采用三个液压缸连接,通过液压缸上声高度的不同,来实现上平台的倾斜,而上平台可由电动机带动旋转从而达到模拟飞机在飞行过程中的各种状态。飞行模拟器研制及应用被认为是飞行模拟技术发展的基础性工程和关键环节，一直受到世界各国尤其是发达国家的高度重视。美国是世界上最早开展飞行模拟器研究和应用的国家，在技术和数量上一直居领先地位。据统计，美国的飞行模拟器研制和采办费用每年增长一倍，仅1995年2000年的费用就高达36亿美元。俄罗斯同样是世界上的飞行模拟大国和强国，他们的所有飞机都配备有相应的飞行模拟器，仅空中飞行模拟器就有20余种，其中包括先进的空地综合飞行模拟系统。值得提出的是，俄罗斯在飞行模拟器的基础理论研究，特别是人-机工效学和飞行员建模与仿真等方面都名列前茅。英、德、法等国的飞行模拟器研制及应用也始终处于世界先进行列。我国在飞行模拟器研制及应用方面虽然起步比美、俄、英法等国较晚，但仍是世界上发展飞行模拟器较早的国家。于20世纪60年代开始使用射击练习器和仪表飞行练习器，并建立了研究用飞机控制系统模拟试验台、航空发动机模拟试验台。20世纪80年代发展更快，先后研制成功了一系列研制用飞行模拟器和工程用飞行模拟器，南昌航空大学科技学院学士学位论文4并普及设计、制造和使用了各个机种的飞行模拟训练器。出此，我国还是世界上少数能够设计和建造空中飞行模拟器的国家之一，所以可堪称为“飞行模拟器大国”。2.单片机控制系统设计飞行模拟实验转台的控制系统可以是微机、单片机、可编程控制器等，考虑到本次设计的飞行模拟实验转台仅有3个液压缸和一个电动机，控制器需要进行的运算量不大，而且本系统提供的功能并不复杂，单片机MCS-51足以。所以从节省成本的角度出发选择了单片机控制系统。将本次单片机的控制系统划分为以下几个模块：图2-1单片机模块图2.1单片机的选用及功能介绍MCS-51系列单片机是美国INTEL公司在1980年推出的8位单片微型计算机。其典型产品有8031、8051和8751三种机型，除片内程序存储器的容量不同外，其内部结构与引脚完全相同。在此我们选用了较为常用的8051芯片。其引脚示意图如图3.1-1所示：MCS-51系列单片机由微处理器、存储器、定时器/计数器、串行和并行的I/O接口、中断系统合振荡器构成。8051的P0.0P0.7这8根引脚采用分时复用的方法作低8位地址线与双向8位数据线；P2.0P2.4这5根引脚在访问片外存储器或扩展I/O接口时，提供高位地址；P2.5P2.7和P1.0这4根引脚接2片74LS138译码器，产生片选信号；引脚ALE接地址锁存器74LS373、8155、8279和SA4828的使能端；EA/VPP端因不访问片内存储器而接地；X1、X2接6MHz的晶振；RESET端接重启电路。8显示部分逆变电路单片机位移和转速检测电路片外存储器键盘部分光电隔离驱动电路电动机