طراحی سامانه حرکتی الکترومکانیکی شبیه‌ساز پروازی هواپیما

نوع مقاله: گرایش دینامیک،ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

1 دانشگاه هوایی شهید ستاری

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه هوایی شهید ستاری

چکیده

شبیه­سازهای پروازی هواپیما دارای سامانه حرکتی نقش مهمی در بهبود کیفیت آموزشی، افزایش ایمنی پرواز و کاهش هزینه­های آموزشی را دارند. مکانیزم استوارت، یکی از سامانه­های حرکتی در شبیه­سازها می باشد. این مکانیزم شش درجه آزادی به­دلیل مستقل نبودن درجات آزادی حرکتی سازه،از لحاظ تحلیل‌ دینامیکی و کنترلی دارای پیچیدگی­های خاص خود می‌باشد. در این مقاله یک سامانه حرکتی الکترومکانیکی شش درجه آزادی، به‌صورت کامل طراحی و تحلیل شده است. با در نظر گرفتن سرعت­ها و شتاب­های خطی و دورانی، وزن مجموعه کابین و روابط سینماتیکی دستگاه، حرکت­های فضای کاری سکو آنالیز شده و موقعیت، سرعت و شتاب در هر لحظه محاسبه      می­شود. اثر پارامترهای مختلف مانند زوایای رول، یاو، پیچ، سرعت و شتاب خطی و زاویه ای سکوی بالایی بر روی نیرو و سرعت عملگرها   به­صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از نیروهای وزن و شتاب­های دینامیکی به­دست­آمده، توان الکتروموتور، طول و قطر بال­اسکرو، تغییر طول پایه­ها، سکوی پایینی و پایه­های رابط تحلیل و طراحی شده­اند.

کلیدواژه‌ها


  1. Advani, S. K. “Simulating Aircraft Motions”, MS Thesis, Delft University of Technology, Netherland, 1998.##
  2. Pattinson, J., Lowenberg, M.H. and Goman, M. G. “Multi-Degree-of-Freedom Wind-Tunnel Maneuver Rig for Dynamic Simulation and Aerodynamic Model Identification”, Journal of Aircraft, Vol. 50, No. 2, pp. 551-566. 2012.##
  3. Lee, T. Y., Shim, J. K. “Forward Kinematics of the General 6-6 Stewart Platform Using Algebraic Elimination”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 36, pp. 1073–1085, 2001.##
  4. Dieudonne, J. E., Parrisb, R. V. and Barduscb, R. E. et al. “An Actuator Extension Transformation for a Motion Simulator and an Inverse Transformation Applying Newton-Raphson Method”, NASA Technical Report D-7067, 1972.##
  5. Fichter, E.F. “A Stewart Platform Based Manipulator: General Theory and Practical Considerations” International Journal of Robotics Research, Vol. 5, No. 2, pp. 157–182, 1986.##
  6. Hunt, K.H. “Structural Kinematics of in-Parallel-Actuated Robot Arms”, Trans. ASME J. Mech. Transmis. Autom. Des. Vol. 105, pp. 705--712, 1983.##
  7. Merlet, J.P., Gosselin, C.M., and Mouly, N. “Workspace of Planar Parallel Manipulators”, Mechanism and Machine Theory”, Vol. 33, No.1, pp. 7–20, 1998.##
  8. Pakzad, P., Mahboubkhah “Kinematic and Dynamic Analysis of 2-PR(Pa)U-2-PR(Pa)R Parallel Mechanism”,  Aerospace Mechanics Journal,Vol. 2, No. 2, pp. 1-17, 2018. ( in Persian)##
  9. Carretero, J.G.H., Nieto, F.J.S. and Cordón, R.R. “Aircraft Trajectory Simulator Using a three Degrees of Freedom Aircraft Point Mass Model”, In Proceedings of the 3rd International Conference on Application and Theory of Automation in Command and Control Systems, pp. 114-117, ACM, 2013.##
  10. Gosselin, C. “Determination of a Workspace of 6-DOF Parallel Manipulators”, Journal of Mechanical Design, Vol. 112, pp. 331–336, 1990.##
  11. Masory, O. and Wang, J. “Workspace Evaluation of Stewart Platforms”, Advanced Robotics, Vol. 9, No. 4, pp. 443–461, 1995.##
  12. Dasgupta, B. and Mruthyunjaya, T.S. “Singularity-free Path Planning for the Stewart Platform Manipulator”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 33, No. 6, pp. 711-725, 1998.##
  13. Xi, F. “A Comparison Study on Hexapods with Fixed-Length Legs”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 41, pp. 1735–1748, 2001.##
  14. Wang, Z., Liu, W. and Lei, Y. “A Study on Workspace, Boundary Workspace Analysis and Work Piece Positioning for parallel Machine Tools”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 36, pp. 605–622, 2001.##
  15. Ding, B., Cazzolato, B.S., Stanley, R.M., Grainger, S. and Costi, J.J., “Stiffness Analysis and Control of a Stewart Platform-Based Manipulator with Decoupled Sensor–Actuator Locations for Ultrahigh Accuracy Positioning Under Large External Loads”, J. of Dyn. Sys. Measurement, and Control, Vol. 136, pp. 061008-1-12, 2014.##
  16. Damic, V. and Cohodar, M. “Dynamic Analysis of Stewart Platform by Bond Graphs”, Procedia Engineering, Vol. 100, pp. 226-233, 2015.##
  17. Li, D. and Salcudean, S. E. “Modeling, Simulation, and Control of a Hydraulic Stewart Platform”, Proceedings of International Conference on Robotics and automation, IEEE International Conference, 1997.##
  18. Harib, K. and Srinivasa, K.N., “Kinematic and Dynamic Analysis of Stewart Platform based Machine Tool Structures”, Robotica, Vol. 21, pp. 541-554, 2003.##
  19. Ji, Z. “Study of the Effect of Leg Inertia in Stewart Platform”, Proc. of the IEEE Conf. on Robotics and Automation, Vol. 1, pp. 212–226, 1993.##
  20. Oftadeh, R., Aref, M.M. and Taghirad, H. “Modeling Simulation & Control of 6-DOF Parallel Manipulator using PID Controller and Compensator”, Third International Conference on Advances in Control and Optimization of Dynamical Systems, Kanpur, India Deno,  2014.##