【摘要】：隨著海洋作業(yè)技術(shù)的日新月異,一些精密艦船設(shè)備對(duì)其工作環(huán)境有著更為嚴(yán)苛的需求。這就需要一種穩(wěn)定設(shè)備來隔離艦船及外界環(huán)境風(fēng)、浪、流等所帶來的擾動(dòng),以保證精密艦載設(shè)備穩(wěn)定的工作環(huán)境。相比于串聯(lián)式穩(wěn)定機(jī)構(gòu),并聯(lián)式穩(wěn)定機(jī)構(gòu)具有承載力強(qiáng)、剛度好等優(yōu)點(diǎn)。而相較于一般并聯(lián)式穩(wěn)定機(jī)構(gòu),具有復(fù)合驅(qū)動(dòng)單元的并聯(lián)式穩(wěn)定機(jī)構(gòu)可對(duì)高頻擾動(dòng)和低頻擾動(dòng)進(jìn)行分離控制,其可有效提升穩(wěn)定控制精度。本文基于艦船運(yùn)動(dòng)特性構(gòu)型綜合出一種并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái),針對(duì)該機(jī)構(gòu)在非慣性系條件下,進(jìn)行其機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)理論分析與相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,具體研究?jī)?nèi)容如下所示:艦船的運(yùn)動(dòng)特性以及預(yù)測(cè)算法分析。通過海浪運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析;基于海浪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)艦船的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行分析;設(shè)計(jì)一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥?EMD)和支持向量回歸法(SVR)相混合的方法,對(duì)艦船運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的構(gòu)型綜合�；趹�(yīng)用需求,構(gòu)型綜合出一系列高低頻復(fù)合驅(qū)動(dòng)單元,并分別得出其位移子群形式以及等效運(yùn)動(dòng)副;基于位移流形理論,構(gòu)型綜合出一系列對(duì)應(yīng)艦船主要運(yùn)動(dòng)形式的并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái),并從中遴選出具有唯一的等效運(yùn)動(dòng)形式的3-(RRPRP)RS機(jī)構(gòu)構(gòu)型;基于旋量理論,對(duì)所選復(fù)合驅(qū)動(dòng)單元的等效形式及并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度性質(zhì)進(jìn)行分析驗(yàn)證。3-(RRPRP)RS型并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)在非慣性系下的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。以旋量代數(shù)作為數(shù)學(xué)工具,在非慣性系條件下,分別分析該機(jī)構(gòu)在直線驅(qū)動(dòng)下和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)下的上平臺(tái)和各桿件的位置解、速度解和加速度解,并給定機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式,其中,提出一種逐步迭代法來解決機(jī)構(gòu)的位置解難題;分別對(duì)該機(jī)構(gòu)的直線驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力(力矩)進(jìn)行分析;給定數(shù)值算例,應(yīng)用Adams的建模仿真對(duì)非慣性系下的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。3-(RRPRP)RS型并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的多目標(biāo)尺寸優(yōu)化。給定該機(jī)構(gòu)在滿足工作要求條件下的結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化范圍;分別給出該并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的速度傳遞性能指標(biāo)、力傳遞性能指標(biāo)以及剛度性能指標(biāo);基于加權(quán)求和法,得出一種歸一加權(quán)求和法,同時(shí)結(jié)合遺傳算法,從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)尺寸優(yōu)化。3-(RRPRP)RS型并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的穩(wěn)定控制策略研究。通過SimMechanics Link插件將平臺(tái)結(jié)構(gòu)導(dǎo)入Simulink中,以便進(jìn)行控制算法研究;分別建立基于模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定參數(shù)的PID控制器(RBF-FNN-PID控制器)、滑模變結(jié)構(gòu)控制器和基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)的滑�？刂破�;基于所建立的控制器,在Simulink環(huán)境下,給定仿真參數(shù),分別建立基于各控制器的穩(wěn)定控制的仿真模型,將各控制策略的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,從而選擇出最適合的穩(wěn)定控制策略。3-(RRPRP)RS型并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的控制實(shí)驗(yàn)研究�；诙嗄繕�(biāo)性能優(yōu)化后所得的結(jié)構(gòu)參數(shù),研制3-(RRPRP)RS型并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)樣機(jī)。搭建綜合控制柜,設(shè)計(jì)人機(jī)交互式復(fù)合驅(qū)動(dòng)控制界面,結(jié)合現(xiàn)有六自由度運(yùn)動(dòng)模擬器,從而組成并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)。分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)定控制實(shí)驗(yàn)研究,從而為艦載設(shè)備的穩(wěn)定提供技術(shù)支撐。本文將開展非慣性系下并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)理論分析與實(shí)驗(yàn)研究,所研究理論內(nèi)容是基于傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)理論的擴(kuò)展分析,具有一定的理論意義;所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究包括并聯(lián)式復(fù)合驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的穩(wěn)定控制,從而為實(shí)際艦載設(shè)備的穩(wěn)定提供技術(shù)支撐,具有一定的實(shí)際意義。
【圖文】：

以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的快速跟蹤及補(bǔ)償調(diào)整[11,12]。美國 BEI 公司針對(duì)星天線的穩(wěn)定，研制了 WSC-6 型串聯(lián)式穩(wěn)定設(shè)備，如圖 1-1 所示。此外，國外對(duì)紅外搜索跟蹤系統(tǒng)(IRST)有了一定的研究成果。美國霍尼韋爾 IRST 的實(shí)時(shí)檢測(cè)，研制了一套串聯(lián)式姿態(tài)實(shí)時(shí)穩(wěn)定設(shè)備，可為艦載武器設(shè)應(yīng)用提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，如圖 1-2 所示。

以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的快速跟蹤及補(bǔ)償調(diào)整[11,12]。美國 BEI 公司針對(duì)星天線的穩(wěn)定，，研制了 WSC-6 型串聯(lián)式穩(wěn)定設(shè)備，如圖 1-1 所示。此外，國外對(duì)紅外搜索跟蹤系統(tǒng)(IRST)有了一定的研究成果。美國霍尼韋爾 IRST 的實(shí)時(shí)檢測(cè)，研制了一套串聯(lián)式姿態(tài)實(shí)時(shí)穩(wěn)定設(shè)備，可為艦載武器設(shè)應(yīng)用提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624369