基于各種不同的目的,國內(nèi)外許多公司和研究機構(gòu)都進行了運動模擬平臺的研制,其中大多數(shù)采用的都是Stewart并聯(lián)機構(gòu),Stewart并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點是高剛度、高承載能力和結(jié)構(gòu)簡單,缺點是各個作動器之間存在嚴重的耦合,并且垂蕩運動范圍由于要小于作動器的運動范圍而受到制約。本文結(jié)合暈船病研究的需要,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)新穎的船舶運動模擬平臺,該模擬平臺由“剪叉式”結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大幅度的垂蕩運動模擬,由兩個并聯(lián)的“蹺蹺板”結(jié)構(gòu)實現(xiàn)縱搖和橫搖運動模擬。所設(shè)計的船舶運動模擬平臺采用高性能的位置跟蹤閥控非對稱缸系統(tǒng)驅(qū)動,高性能的位置跟蹤閥控非對稱缸系統(tǒng)在現(xiàn)代國防工業(yè)和民用工業(yè)上也有極大的需求,對其進行深入的研究很有必要。圍繞所設(shè)計的船舶運動模擬平臺及其液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng),開展了下面一系列的研究工作:1.對所研制的船舶運動模擬平臺進行了運動學(xué)分析,給出了運動學(xué)正解方程和反解方程。采用達朗貝爾原理,推導(dǎo)機構(gòu)的動力學(xué)方程。在動力學(xué)分析中,提出了直接采用連續(xù)坐標旋轉(zhuǎn)變換方法獲得縱搖橫搖伺服缸的姿態(tài)角速度與角加速度的簡單方法;提出了把縱搖橫搖機構(gòu)及上層平臺上的負載這個整體當(dāng)作垂蕩機構(gòu)的一個動態(tài)負載來考慮,從而簡化了垂蕩機構(gòu)的... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源及意義
    1.2 船舶運動模擬平臺綜述
        1.2.1 船舶運動模擬平臺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 船舶運動模擬器的性能指標要求
    1.3 電液伺服系統(tǒng)高精度位置跟蹤控制研究的意義
    1.4 電液伺服系統(tǒng)中的非線性和不確定因素及其對系統(tǒng)性能的影響
    1.5 電液伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 閥控缸電液伺服系統(tǒng)的建模研究
        1.5.2 閥控缸電液伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計研究
        1.5.3 閥控缸電液伺服系統(tǒng)的控制策略研究
    1.6 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 船舶運動模擬平臺的動力學(xué)分析
    2.1 一種結(jié)構(gòu)新穎的船舶運動模擬平臺
    2.2 船舶運動模擬平臺的運動學(xué)分析
        2.2.1 垂蕩機構(gòu)的運動學(xué)分析
        2.2.2 縱搖橫搖機構(gòu)的運動學(xué)分析
    2.3 船舶運動模擬平臺的動力學(xué)方程
        2.3.1 縱搖橫搖機構(gòu)的動力學(xué)方程
        2.3.2 垂蕩機構(gòu)的動力學(xué)方程
    2.4 船舶運動模擬平臺的動力學(xué)仿真
    2.5 本章小結(jié)
第三章 船舶運動模擬平臺閥控非對稱缸液壓驅(qū)動系統(tǒng)的建模和特性分析
    3.1 閥控非對稱缸系統(tǒng)的基本描述
    3.2 閥控非對稱缸系統(tǒng)非線性模型的建立
        3.2.1 系統(tǒng)的描述方程
        3.2.2 系統(tǒng)的狀態(tài)空間非線性模型
        3.2.3 非線性模型的仿真結(jié)果與試驗驗證
    3.3 閥控非對稱缸系統(tǒng)非線性模型的局部線性化研究
        3.3.1 負載壓力與負載流量的定義
        3.3.2 基于負載流量與負載壓力的系統(tǒng)描述方程
        3.3.3 閥控非對稱缸的傳遞函數(shù)
    3.4 閥控非對稱缸系統(tǒng)非線性模型的全局線性化研究
        3.4.1 基于微分幾何的精確線性化方法簡介
        3.4.2 非線性模型的反饋線性化
        3.4.3 系統(tǒng)的零動態(tài)分析
    3.5 閥控非對稱缸系統(tǒng)特性分析
        3.5.1 閥控非對稱缸系統(tǒng)壓力特性分析
        3.5.2 閥控非對稱缸系統(tǒng)的速度特性
        3.5.3 閥控非對稱缸系統(tǒng)的負載壓力—流量輸出特性
        3.5.4 閥控非對稱缸系統(tǒng)的動態(tài)剛度
    3.6 非線性環(huán)節(jié)對系統(tǒng)特性影響的仿真分析
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于分岔理論的液壓驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與設(shè)計
    4.1 基于分岔理論的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
        4.1.1 平衡態(tài)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.1.2 基于多參數(shù)分岔理論的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
        4.1.3 基于迭代搜索原理的分岔分析方法的優(yōu)缺點
    4.2 液壓驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與設(shè)計
        4.2.1 考慮管道的閥控非對稱缸系統(tǒng)狀態(tài)空間模型
        4.2.2 分岔理論在閥控非對稱缸系統(tǒng)中的適用性
        4.2.3 各參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定影響的分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于QFT的船舶運動模擬平臺高精度位置跟蹤魯棒控制器設(shè)計
    5.1 QFT控制方法的特點
    5.2 QFT控制器的設(shè)計過程
    5.3 非線性系統(tǒng)不確定模型的建模
        5.3.1 有理傳遞函數(shù)估計方法
        5.3.2 基于簡單的閉環(huán)比例控制試驗的系統(tǒng)不確定模型的建模方法
        5.3.3 基于非線性數(shù)學(xué)建模的系統(tǒng)不確定模型的建模方法
        5.3.4 基于反饋線性化模型的系統(tǒng)不確定模型的建模方法
        5.3.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識的系統(tǒng)不確定模型的建模方法
    5.4 控制系統(tǒng)性能指標的確定
    5.5 閥控非對稱缸系統(tǒng)QFT控制器的設(shè)計與仿真
    5.6 零相差跟蹤控制器的設(shè)計與仿真
    5.7 零相移低通濾波器的設(shè)計
    5.8 輸入飽和補償器的設(shè)計及仿真
    5.9 高精度位置跟蹤魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計
    5.10 本章小結(jié)
第六章 船舶運動模擬平臺的系統(tǒng)設(shè)計及試驗研究
    6.1 船舶運動模擬平臺樣機的研制
        6.1.1 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        6.1.2 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計
        6.1.3 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計
    6.2 船舶運動模擬平臺高精度位置跟蹤控制試驗研究
        6.2.1 基于實際系統(tǒng)的不確定模型的建立
        6.2.2 QFT控制試驗
        6.2.3 零相差跟蹤控制試驗
        6.2.4 零相移低通濾波試驗
        6.2.5 飽和補償控制試驗
        6.2.6 與自學(xué)習(xí)滑模模糊控制的對比試驗
    6.3 暈船病運動環(huán)境模擬試驗研究
        6.3.1 人體暈船病機理研究
        6.3.2 暈船病運動環(huán)境模擬試驗曲線
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
    1 發(fā)表論文
    2 申請專利


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]超精密機床伺服控制技術(shù)研究[D]. 鄭子文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2001

碩士論文
[1]船舶運動模擬平臺電液伺服控制系統(tǒng)研究[D]. 陳浩鋒.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005



本文編號：3185980