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

عنوان مقاله [English]

Design of Electromechanical Motion System for an Aircraft Flight Simulator

نویسندگان [English]

  • hasan isavand 1
  • hamed adami 1
  • ali nouri 2
1 satari
2 satari
چکیده [English]

Aircraft flight simulators with motion systems play a major role in improving education quality, flight safety and reducing training costs. Stewart mechanism is one of the simulator motion systems, which is a six-degree of freedom mechanism with coupled structures which makes its dynamical control analysis become more complicated. In this research, an electro-mechanical motion mechanism with six degrees of freedom has been completely analyzed and designed. With respect to the translational and rotational velocity and acceleration, and weight of cabin complex, kinematic relations of the machine, motions in work space with moving platform have been analyzed to calculate the positions, velocity and acceleration at any moments. The effects of various parameters such as roll, yaw, pitch, the linear and angular velocity and acceleration of the top platform on the force and speed of the operators are numerically studied finally. its components, namely electro-motor power, the length and diameter of ball screw, legs lenghth, lower platform, and leg linkage variations are, were analyzed and designed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Airplane Flight Simulator
  • Electro-mechanical Motion System
  • Stewart Mechanism
  • Kinematics and Dynamics

مراجع

  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.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 تیر 1396
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار