電液驅動3-UPS-S并聯(lián)穩(wěn)定平臺機構優(yōu)化及動力學模型研究.pdf

1、在艦船航行過程中，由于海浪、海風等的持續(xù)影響，艦船的姿態(tài)不斷的發(fā)生變化，給艦船載作業(yè)設備及工作人員的安全帶來了一定的威脅。以隔離艦船擾動為主要任務的穩(wěn)定平臺的研發(fā)及使用，大大地提高了設備及人員的安全系數(shù)。本課題圍繞以水平姿態(tài)調整為主的電液驅動3-UPS/S并聯(lián)穩(wěn)定平臺展開研究，通過搭建平臺實驗系統(tǒng)，對平臺姿態(tài)工作空間及跟蹤補償能力進行相關的驗證與測試，主要研究內容如下：
　　對并聯(lián)穩(wěn)定平臺機構進行運動學分析及尺寸優(yōu)化。針對穩(wěn)定平臺

2、對姿態(tài)工作空間的設計要求，提出無奇異且連續(xù)的有效姿態(tài)工作空間，并以有效姿態(tài)工作空間體積作為指標衡量平臺規(guī)避奇異的能力；為確保各驅動支鏈運動、力傳遞性能較優(yōu)且承載均衡，提出運動學分配性能指標；兼顧穩(wěn)定平臺有效姿態(tài)工作空間體積最大和運動學分配性能指標最優(yōu)，對并聯(lián)穩(wěn)定平臺的機構尺寸進行優(yōu)化。
　　建立電液驅動并聯(lián)穩(wěn)定平臺系統(tǒng)多能域耦合全局動力學模型?；趯Χ嗄苡騽恿W建模工具——鍵合圖建模過程的分析，將旋量鍵合圖理論引入空間并聯(lián)機構的建

3、模中并展開研究，其兼具旋量理論描述空間并聯(lián)機構簡潔、直觀及鍵合圖多能域建模統(tǒng)一、規(guī)范的特點。利用旋量鍵合圖構建并聯(lián)穩(wěn)定平臺機構動力學模型；同時通過傳統(tǒng)鍵合圖構建液壓驅動子系統(tǒng)動力學模型，得到系統(tǒng)多能域全局動力學模型；由全局動力學模型，對平臺動力學全解進行求解和驗證。
　　基于系統(tǒng)全局動力學模型，采用基于實驗的動力學參數(shù)辨識方法，對系統(tǒng)中平臺慣性參數(shù)和驅動關節(jié)液壓缸摩擦參數(shù)進行辨識。利用關鍵點旋量等效原則和虛功原理構建平臺慣性參數(shù)辨

4、識模型，以五次多項式改進的傅里葉級數(shù)構造激勵軌跡方程，并對實驗辨識激勵軌跡進行優(yōu)化；分析液壓缸摩擦力模型，分離模型中固有的摩擦參數(shù)，建立摩擦參數(shù)辨識模型，并規(guī)劃實驗辨識激勵軌跡。通過辨識實驗得到慣性及摩擦參數(shù)辨識結果，利用任意軌跡實驗對結果進行驗證。
　　在上述分析的基礎上，利用20-sim軟件，建立基于鍵合圖的并聯(lián)穩(wěn)定平臺系統(tǒng)全局仿真模型，對平臺基于液壓缸位置小閉環(huán)及基于小閉環(huán)和姿態(tài)大閉環(huán)+速度前饋的兩種控制策略進行仿真分析，得