并聯(lián)四自由度艦載穩(wěn)定平臺(tái)特性及控制研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-15 00:23
艦船在海上航行時(shí),由于受到天氣和海浪影響,會(huì)引起橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、垂蕩六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)直接影響在艦船上進(jìn)行的各項(xiàng)活動(dòng)。穩(wěn)定平臺(tái)用于隔離艦船的運(yùn)動(dòng),保持載體的穩(wěn)定,提高設(shè)備的適應(yīng)能力,因此在艦載裝備中得到了廣泛的應(yīng)用,F(xiàn)有的穩(wěn)定平臺(tái)大多是串聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái),無法滿足高性能、高精度的大型重載裝備的要求。本文將折疊式并聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)作為艦載穩(wěn)定平臺(tái),并深入分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定控制等方面。首先,根據(jù)艦船所受擾動(dòng)影響的主次,選擇一種2-RRS/2-RUS折疊式四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于穩(wěn)定平臺(tái),可以隔離橫搖、縱搖、橫蕩和垂蕩四個(gè)自由度擾動(dòng)。基于螺旋理論方法分析該機(jī)構(gòu)的自由度、輸入合理性、正反解和工作空間。其次,結(jié)合并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)理論與螺旋理論,采用影響系數(shù)法對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,給出了平臺(tái)輸出速度加速度同驅(qū)動(dòng)輸入的關(guān)系以及相應(yīng)的力矩輸入關(guān)系。通過ADAMS仿真軟件驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)求解的正確性。并在動(dòng)力學(xué)求解的基礎(chǔ)上采用基于計(jì)算力矩控制算法實(shí)現(xiàn)ADAMS和Simulink的聯(lián)合仿真,驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)的控制的有效性。最后,經(jīng)分析確定艦載穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的軟硬件總體方案,...
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:101 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景及研究目的和意義
1.2 穩(wěn)定平臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
1.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)概述
1.3.2 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)概述
1.4 控制策略研究現(xiàn)狀
1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第2章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)及特性分析
2.1 引言
2.2 穩(wěn)定平臺(tái)概述
2.3 穩(wěn)定平臺(tái)特性分析
2.3.1 穩(wěn)定平臺(tái)自由度計(jì)算
2.3.2 穩(wěn)定平臺(tái)輸入選擇
2.3.3 穩(wěn)定平臺(tái)正反解求解
2.3.4 穩(wěn)定平臺(tái)工作空間
2.4 本章小結(jié)
第3章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析
3.1 引言
3.2 穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
3.2.1 穩(wěn)定平臺(tái)速度分析
3.2.2 穩(wěn)定平臺(tái)加速度分析
3.3 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析
3.3.1 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)平臺(tái)受力分析
3.3.2 穩(wěn)定平臺(tái)分支連桿受力分析
3.3.3 建立穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)方程
3.3.4 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)計(jì)算實(shí)例
3.4 本章小結(jié)
第4章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)計(jì)算力矩控制的聯(lián)合仿真
4.1 引言
4.2 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 模型
4.2.1 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 模型驗(yàn)證
4.2.2 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 聯(lián)合仿真步驟
4.3 計(jì)算力矩控制算法原理
4.4 基于計(jì)算力矩控制聯(lián)合仿真
4.5 本章小結(jié)
第5章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 引言
5.2 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)硬件總體方案
5.2.1 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)
5.2.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
5.3 控制系統(tǒng)軟件總體方案
5.3.1 控制系統(tǒng)編程環(huán)境
5.3.2 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
5.4 前饋 PID 控制策略介紹
5.4.1 前饋 PID 控制算法
5.4.2 海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律
5.4.3 基于前饋 PID 算法的跟蹤仿真
5.5 本章小結(jié)
第6章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究
6.1 引言
6.2 穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)
6.2.1 單自由度正弦曲線模擬
6.2.2 海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線模擬
6.3 穩(wěn)定平臺(tái)跟蹤實(shí)驗(yàn)
6.3.1 速度模式跟蹤
6.3.2 位置模式跟蹤
6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代武器裝備中的應(yīng)用[J]. 陳雷,王力豐. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(32)
[2]隨機(jī)海浪運(yùn)動(dòng)下的甲板車輛側(cè)翻分析[J]. 朱夢(mèng)臣,李守成,毛毳,謝繼鵬,孫成全. 機(jī)械. 2013(03)
[3]船用激光測(cè)距儀穩(wěn)定平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王中石,李峰,王宏健,馬海龍,宋志遠(yuǎn). 中國(guó)造船. 2012(02)
[4]ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真在3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制中的應(yīng)用[J]. 姚莉君,李成剛,張軍. 機(jī)械設(shè)計(jì). 2012(05)
[5]波浪補(bǔ)償穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)位移測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法研究[J]. 李志忠,葉家瑋. 中國(guó)艦船研究. 2010(03)
[6]車載捷聯(lián)三自由度穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)[J]. 滿益明,龔建偉,陳慧巖,齊建永,趙欣. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2009(03)
[7]4自由度非全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的完整雅可比矩陣[J]. 李永剛,宋軼民,馮志友,張策. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(06)
[8]現(xiàn)代軍事高技術(shù)綜述[J]. 葉懷義,錢振勤. 中國(guó)高?萍寂c產(chǎn)業(yè)化. 2006(S1)
[9]航空母艦的艦載機(jī)著艦裝備[J]. 李杰,于川. 現(xiàn)代軍事. 2006(10)
[10]基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的具有冗余自由度四自由度彈性阻尼減振裝置研究[J]. 馬履中,陳修祥,楊啟志,尹小琴,吳偉光,楊寧,石奇端. 中國(guó)機(jī)械工程. 2006(17)
博士論文
[1]艦載激光武器穩(wěn)定平臺(tái)控制技術(shù)研究[D]. 郭立東.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[2]并聯(lián)4TPS-1PS型電動(dòng)穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)的特性及控制研究[D]. 程佳.浙江大學(xué) 2008
[3]新型五自由度并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)學(xué)分析與控制系統(tǒng)開發(fā)[D]. 鄭魁敬.燕山大學(xué) 2004
[4]大射電望遠(yuǎn)鏡精調(diào)Stewart平臺(tái)的優(yōu)化、分析與控制[D]. 蘇玉鑫.西安電子科技大學(xué) 2002
碩士論文
[1]五自由度并聯(lián)調(diào)姿平臺(tái)機(jī)構(gòu)學(xué)研究[D]. 潘秋月.燕山大學(xué) 2013
[2]機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 林旻序.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2012
[3]三軸穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究[D]. 呂慶磊.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[4]仿形銑切飛鋸的運(yùn)動(dòng)控制[D]. 蘇指南.天津理工大學(xué) 2011
[5]瓦楞紙板橫切機(jī)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 郭建鋒.河南理工大學(xué) 2010
[6]基于ADAMS和MATLAB的機(jī)器人聯(lián)合仿真[D]. 李月月.河北大學(xué) 2010
[7]基于PC104總線的六自由度平臺(tái)控制系統(tǒng)的研究[D]. 方藝.西南交通大學(xué) 2006
[8]基于動(dòng)力學(xué)的高速并聯(lián)機(jī)械手控制方法研究[D]. 馬驍.天津大學(xué) 2006
[9]4RPR(RR)機(jī)構(gòu)的性能分析與仿真[D]. 寧淑榮.燕山大學(xué) 2004
本文編號(hào):3495648
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:101 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景及研究目的和意義
1.2 穩(wěn)定平臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
1.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)概述
1.3.2 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)概述
1.4 控制策略研究現(xiàn)狀
1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排
第2章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)及特性分析
2.1 引言
2.2 穩(wěn)定平臺(tái)概述
2.3 穩(wěn)定平臺(tái)特性分析
2.3.1 穩(wěn)定平臺(tái)自由度計(jì)算
2.3.2 穩(wěn)定平臺(tái)輸入選擇
2.3.3 穩(wěn)定平臺(tái)正反解求解
2.3.4 穩(wěn)定平臺(tái)工作空間
2.4 本章小結(jié)
第3章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析
3.1 引言
3.2 穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
3.2.1 穩(wěn)定平臺(tái)速度分析
3.2.2 穩(wěn)定平臺(tái)加速度分析
3.3 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析
3.3.1 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)平臺(tái)受力分析
3.3.2 穩(wěn)定平臺(tái)分支連桿受力分析
3.3.3 建立穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)方程
3.3.4 穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)計(jì)算實(shí)例
3.4 本章小結(jié)
第4章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)計(jì)算力矩控制的聯(lián)合仿真
4.1 引言
4.2 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 模型
4.2.1 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 模型驗(yàn)證
4.2.2 穩(wěn)定平臺(tái) ADAMS 聯(lián)合仿真步驟
4.3 計(jì)算力矩控制算法原理
4.4 基于計(jì)算力矩控制聯(lián)合仿真
4.5 本章小結(jié)
第5章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 引言
5.2 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)硬件總體方案
5.2.1 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)
5.2.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
5.3 控制系統(tǒng)軟件總體方案
5.3.1 控制系統(tǒng)編程環(huán)境
5.3.2 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
5.4 前饋 PID 控制策略介紹
5.4.1 前饋 PID 控制算法
5.4.2 海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律
5.4.3 基于前饋 PID 算法的跟蹤仿真
5.5 本章小結(jié)
第6章 艦載穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究
6.1 引言
6.2 穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)
6.2.1 單自由度正弦曲線模擬
6.2.2 海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線模擬
6.3 穩(wěn)定平臺(tái)跟蹤實(shí)驗(yàn)
6.3.1 速度模式跟蹤
6.3.2 位置模式跟蹤
6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代武器裝備中的應(yīng)用[J]. 陳雷,王力豐. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(32)
[2]隨機(jī)海浪運(yùn)動(dòng)下的甲板車輛側(cè)翻分析[J]. 朱夢(mèng)臣,李守成,毛毳,謝繼鵬,孫成全. 機(jī)械. 2013(03)
[3]船用激光測(cè)距儀穩(wěn)定平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王中石,李峰,王宏健,馬海龍,宋志遠(yuǎn). 中國(guó)造船. 2012(02)
[4]ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真在3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制中的應(yīng)用[J]. 姚莉君,李成剛,張軍. 機(jī)械設(shè)計(jì). 2012(05)
[5]波浪補(bǔ)償穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)位移測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法研究[J]. 李志忠,葉家瑋. 中國(guó)艦船研究. 2010(03)
[6]車載捷聯(lián)三自由度穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)[J]. 滿益明,龔建偉,陳慧巖,齊建永,趙欣. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2009(03)
[7]4自由度非全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的完整雅可比矩陣[J]. 李永剛,宋軼民,馮志友,張策. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(06)
[8]現(xiàn)代軍事高技術(shù)綜述[J]. 葉懷義,錢振勤. 中國(guó)高?萍寂c產(chǎn)業(yè)化. 2006(S1)
[9]航空母艦的艦載機(jī)著艦裝備[J]. 李杰,于川. 現(xiàn)代軍事. 2006(10)
[10]基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的具有冗余自由度四自由度彈性阻尼減振裝置研究[J]. 馬履中,陳修祥,楊啟志,尹小琴,吳偉光,楊寧,石奇端. 中國(guó)機(jī)械工程. 2006(17)
博士論文
[1]艦載激光武器穩(wěn)定平臺(tái)控制技術(shù)研究[D]. 郭立東.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[2]并聯(lián)4TPS-1PS型電動(dòng)穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)的特性及控制研究[D]. 程佳.浙江大學(xué) 2008
[3]新型五自由度并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)學(xué)分析與控制系統(tǒng)開發(fā)[D]. 鄭魁敬.燕山大學(xué) 2004
[4]大射電望遠(yuǎn)鏡精調(diào)Stewart平臺(tái)的優(yōu)化、分析與控制[D]. 蘇玉鑫.西安電子科技大學(xué) 2002
碩士論文
[1]五自由度并聯(lián)調(diào)姿平臺(tái)機(jī)構(gòu)學(xué)研究[D]. 潘秋月.燕山大學(xué) 2013
[2]機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 林旻序.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2012
[3]三軸穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究[D]. 呂慶磊.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[4]仿形銑切飛鋸的運(yùn)動(dòng)控制[D]. 蘇指南.天津理工大學(xué) 2011
[5]瓦楞紙板橫切機(jī)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 郭建鋒.河南理工大學(xué) 2010
[6]基于ADAMS和MATLAB的機(jī)器人聯(lián)合仿真[D]. 李月月.河北大學(xué) 2010
[7]基于PC104總線的六自由度平臺(tái)控制系統(tǒng)的研究[D]. 方藝.西南交通大學(xué) 2006
[8]基于動(dòng)力學(xué)的高速并聯(lián)機(jī)械手控制方法研究[D]. 馬驍.天津大學(xué) 2006
[9]4RPR(RR)機(jī)構(gòu)的性能分析與仿真[D]. 寧淑榮.燕山大學(xué) 2004
本文編號(hào):3495648
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/jingguansheji/3495648.html
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