本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

  本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家相关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，能够使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

  六自由度平台是一种空间运动的模拟器，在其行程范围内可以模拟任意空间运 动，现已普遍的应用于航空、航天、军事等领域。随着汽车制造业的迅速发展，六自 由度平台在汽车设计阶段，尤其在耐久性试验中发挥了巨大的作用，它的应用能极 大地降低研发成本与周期。所以在各类汽车生产商的需求下，近几年六自由度平台 得到了飞速的发展。 众所周知，在汽车设计开发过程中，为了更好的提高各部件的安全性及稳定性，耐久 性试验[1]是最为关键的环节之一， 它既是检验产品是不是合格的有效途径， 又为进一步 的修改和优化设计提供了参考。传统的汽车耐久性试验可分为试车场外场试验和室 内道路模拟试验。试车场试验着眼于模拟汽车在实际使用中所遇到的最恶劣情况， 即那些引起疲劳损伤的重要的因素。通过适当的设计试车场的道路路面，编排汽车行 驶过程，可望获得能够反应真实的情况的加速疲劳寿命试验。梅赛德斯-奔驰公司在德 国 Papenburg 的汽车试验场位于德国西北部的平原地区，占地约 800 万平方米，为一 个长椭圆形试验场，最长直线m。试车场试验既能为试验室试验提供原 始数据，又能够用来验证试验对象的设计、制造以及试验室试验结果的合理性，并 用于判断产品在实际使用环境中有没有足够的寿命。 然而随着国际竞争的日益加剧，可靠性的试车场试验也显得花费时间过长、试 验成本过高，而且经常由于司机、环境和试验跑道等因素的变化而得出不一致的结 果。因此试验进程更快、重复性更好的室内道路模拟试验受到了慢慢的变多的重视。 它主要借助于电液伺服道路模拟试验台， 如图 1-1 所示， 对整车或零部件进行可靠性 试验，这样既能加快开发速度，同时也能节省大量的资金，对于汽车工业来说具有 重大意义。由于模拟试验台的研制涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器、 空间运动数学模型、实时信号传输、图形显示、动态仿真等一系列高科技领域，因 而其研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域中水平的标志性象征，引起 了广泛的研究兴趣，使得其发展极为迅速。

  上海交通大学 硕士学位论文 基于虚拟仿真的新型六自由度平台的实时控制 姓名：刘剑 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：施光林 20080219

  六自由度平台作为一种空间运动的模拟器，具有极为广阔的应用前 景。如在汽车设计阶段，六自由度平台作为耐久性试验机，就能比较真 实地模拟行驶中汽车底盘的运动状况，从而在室内就能够实现对整车或 零部件的功能性和可靠性试验，快速缩短研发周期和降低研发成本。近 些年来，有关六自由度平台的结构、实时操控方法的研究引起了国内外 众多学者的广泛关注。 本论文旨在开发一种新型的“3-2-1”型六自由度平台和提出一种基 于虚拟仿真的实时操控方法，并将这种新操控方法成功应用于新型平台 的实时控制。 围绕选题，本论文首先分析了传统的运动平台操控方法所存在的算 法复杂、解算耗时长、硬件需求高的缺点，提出了一种基于虚拟仿真的 实时控制方法，该方法将复杂的空间运动学正、反解与实时运动控制相 分离； 之后， 参考 MTS 公司的 MAST 多轴振动平台， 设计了新型的 “3-2-1” 型六自由度平台，并进行了运动学及动力学计算，根据相关计算结果， 设计与搭建了包括驱动 6 个直线”型六自由度 平台控制管理系统；接着，使用 Pro/E 对“3-2-1”型六自由度平台做了三 维建模和六自由度运动学仿真，并由仿线 个直线伺服电动 缸的活塞杆的相应运动曲线；最后使用 Microsoft Visual Basic 6.0 编写了

  目前国际上研究比较多的是 Stewart 形式[2]的平台机构，它的应用不断拓宽，已 成为机构学新的研究热点。Stewart 平台机构如图 1-2 所示，它属于空间多环并联机 构。源自文库

  控制软件界面，通过调用 GE 系列运动控制卡的各种命令函数实现了控 制系统的相关功能，而当加载仿真得到的各缸运动曲线后，每缸均能很 好地跟踪输入曲线，使平台实现了期望的多自由度运动。 通过所进行的 “3-2-1” 型六自由度平台实时运动控制实验可以证明， 所提出的基于虚拟仿真的实时运动控制是一种可行的操控方法，它不仅 不需要设计者自己直接进行复杂空间机构的运动学正、反解的建模与求 解，而且极大地降低了对系统控制硬件的要求。 本论文所开展的工作以及所取得的一些结论将为开发六自由度平台 实用的高精度实时控制策略提供相关依据。