并聯(lián)電液伺服六自由度平臺系統(tǒng)低速運動研究.pdf

1、并聯(lián)電液伺服六自由度平臺廣泛應用于對飛行、航海及車載駕駛運動的模擬。因其承載能力強、剛度大和精度高的優(yōu)點，正在被不斷地拓廣于各種應用領域之中。隨著應用的需要，對其低速平穩(wěn)運行的性能和良好的動態(tài)軌跡跟蹤精度的要求越來越高。不同于一般的伺服系統(tǒng)，由于并聯(lián)電液伺服六自由度平臺為多輸入、多輸出強耦合的非線性系統(tǒng)，因此平臺整體低速平穩(wěn)運行的影響因素更為多樣化，其系統(tǒng)低速特性更為復雜。本文首次系統(tǒng)地對平臺低速運動進行全面的研究，以揭示其特性規(guī)律，并

2、提出相應有效的解決措施。研究思路為對含運動副低速摩擦的平臺系統(tǒng)進行完整建模，利用基于數(shù)學模型的理論分析與仿真手段，按照由部分到整體的過程，分析系統(tǒng)的支鏈部分和平臺整體的低速特性。根據(jù)其特性規(guī)律，得到改善平臺低速性能的理論著眼點。針對各種特性，分別從平臺的空間結構參數(shù)設計和控制策略兩個方面出發(fā)，進行理論與實驗研究，以求獲取能夠提高該類平臺低速性能的普遍有效途徑。 論文分八章進行闡述，主要內容如下： 第一章綜述了本課題相關方

3、面的研究背景。介紹了機械、電氣、液壓伺服系統(tǒng)的低速理論發(fā)展歷程和摩擦補償研究的現(xiàn)狀，對并聯(lián)電液伺服六自由度平臺低速運動相關的各方面研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行綜述，結合課題來源與意義，給出本文的主要工作和研究內容。 第二章對實驗平臺進行數(shù)學建模。在實驗平臺建模推導中，特別考慮了低速運動時各運動副之間的摩擦因素，以及系統(tǒng)支鏈慣量因素，以得出系統(tǒng)完整的非線性模型，為全文提供理論基礎。 第三章基于數(shù)學模型，對支鏈及平臺進行低速特性分

4、析與仿真研究。對各支鏈摩擦進行建模和辨識實驗。在此基礎上，利用AMESim對支鏈液壓系統(tǒng)進行建模和仿真，研究各種因素對支鏈低速平穩(wěn)運行的影響，得出支鏈的低速特性。通過分析平臺輸入輸出之間的空間廣義傳動關系，得出平臺各自由度運動的空間特性。利用AMESim與MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真的手段，對整體系統(tǒng)平臺低速的各種特性進行仿真研究，同時通過實驗驗證了模型的正確性。 第四章針對平臺各自由度低速運動的空間分布特性，從平臺空

5、間結構參數(shù)設計角度出發(fā)，提出表達平臺各自由度運動在設計空間內的全局性能指標，依據(jù)該指標，得出平臺各自由度運動獨立優(yōu)化的目標函數(shù)，為滿足各種不同自由度運動低速應用需求的平臺，提供了平臺各自由度低速運動性能獨立優(yōu)化的方法。同時，提出一種基于廣義力平衡原理的結構參數(shù)標定方法，從力學角度對平臺進行標定，豐富了平臺參數(shù)標定的方法。 第五章針對平臺支鏈低速運動的摩擦特性和系統(tǒng)輸入輸出之間的空間廣義傳動特性，提出基于摩擦模型的支鏈摩擦補償和平

6、臺整體空間閉環(huán)變增益調節(jié)，進行系統(tǒng)低速實驗研究． 第六章針對系統(tǒng)所存在的各種干擾(包括摩擦)特性，對各類干擾的作用進行分析和分類，依據(jù)干擾作用的類型設計由基于系統(tǒng)模型的自適應滑模補償器和結構不變原理的干擾抑制器組成的綜合補償器，對系統(tǒng)低速運動進行綜合干擾補償?shù)姆抡婕皩嶒炑芯俊?第七章針對系統(tǒng)支鏈間的耦合，以及在跟蹤過程中彼此之間性能差異所引起的不協(xié)同運動特性，提出描述各支鏈之間互相干擾作用所產生的廣義同步偏差和平臺各自由

7、度運動之間的干擾偏差，依據(jù)自身偏差與相互間的擾動偏差所組成的綜合跟蹤偏差量，利用Backstepping方法推導魯棒控制器，對系統(tǒng)慣性參數(shù)的不確定因素進行自適應補償研究，以提高系統(tǒng)的低速運動性能。在此基礎上，對實驗室平臺進行低速空間性能測試，驗證了平臺本身的低速空間特性。且對不同系統(tǒng)油壓下的平臺性能進行測試，結合第三章的理論分析，可以得出實驗室平臺的低速空間性能分布。 第八章對全文作了總結，闡述了本課題的研究成果和結論，并對后續(xù)