检索结果-内蒙古大学图书馆

机器人 2013年第3期35卷 339-345页

作者：刘晓赵铁石边辉李二伟燕山大学河北省并联机器人与机电系统重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004

舰船的摇摆运动给舰载直升机起降安全带来严重影响,面对现有并联机构中难以找到既能够承受重载,又同时具有较大工作空间的构型等难题,提出一种大型舰载稳定平台机构作为舰载机助降装置.基于机构运动学模型,提出一种适用于大型并联机构... 详细信息

舰船的摇摆运动给舰载直升机起降安全带来严重影响,面对现有并联机构中难以找到既能够承受重载,又同时具有较大工作空间的构型等难题,提出一种大型舰载稳定平台机构作为舰载机助降装置.基于机构运动学模型,提出一种适用于大型并联机构的轴线优化理论,利用该方法对以导轨轴线布置为设计变量、以驱动器运动指标(位移、速度、加速度等)为目标的多目标优化问题进行仿真优化研究;以等效变换支撑杆运动为基础,对机构转动副轴线及转角进行优化设计.数值算例表明:本文提出的轴线优化理论能够有效地改善起降平台运动性能,为大型舰载稳定平台构型综合及加工制造提供理论依据.

关键词：舰载稳定平台大型并联机构轴线优化设计

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非惯性系下舰载稳定平台动力学建模及特性分析

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机器人 2014年第4期36卷 411-418页

作者：刘晓赵铁石高佳伟燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004

基于舰载稳定平台运动学特征,对稳定平台在非惯性系环境中的动力学进行研究与分析.首先,采用刚体动力学的线性-双线性公式对非惯性系稳定平台系统各作用力螺旋进行分析并给出相应的数学表达式,通过影响系数法建立了稳定平台机构主动关... 详细信息

基于舰载稳定平台运动学特征,对稳定平台在非惯性系环境中的动力学进行研究与分析.首先,采用刚体动力学的线性-双线性公式对非惯性系稳定平台系统各作用力螺旋进行分析并给出相应的数学表达式,通过影响系数法建立了稳定平台机构主动关节输入力与系统运动之间的耦合动力学方程;其次将动力学模型分解为19项,分析不同海况下稳定平台的动力学特性.最后定义各作用力螺旋对系统动力学的影响因子,以此为基础提出了稳定平台动力学模型在不同海况下的简化策略.数值算例表明,动力学模型简化策略不仅提高了动力学计算效率,而且引起的计算误差较小,解决了非惯性系稳定平台动力学模型的复杂性与控制系统实时性之间的矛盾.

关键词：非惯性系舰载稳定平台动力学模型简化策略

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舰载稳定平台的非奇异终端滑模控制

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舰船科学技术 2018年第2期40卷 106-110,114页

作者：张华强刘永钦史普帅冷艳礼王学义哈尔滨工业大学(威海)电气工程系山东威海264209 黄海造船有限公司山东荣成264309

为提高国防武器装备的技术水平,军事上对舰载装备的稳瞄、跟踪能力提出了更高的性能需求,舰载稳定平台精度高、响应快变得尤为重要。本文提出一种新型无抖动滑模控制算法,通过非奇异终端滑模控制,消除了位置快速跟随时电流的高频抖动现... 详细信息

为提高国防武器装备的技术水平,军事上对舰载装备的稳瞄、跟踪能力提出了更高的性能需求,舰载稳定平台精度高、响应快变得尤为重要。本文提出一种新型无抖动滑模控制算法,通过非奇异终端滑模控制,消除了位置快速跟随时电流的高频抖动现象。通过Matlab仿真分析与试验验证,在双轴舰载稳定平台的伺服控制上,达到了转台无静差快速跟踪正弦位置给定信号的效果,验证了算法的有效性。

关键词：舰载稳定平台伺服控制滑模控制非奇异终端

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舰载稳定平台高精度姿态测量及跟踪算法研究

舰载稳定平台高精度姿态测量及跟踪算法研究

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作者：任昕冉中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

学位级别：硕士

在舰载运动平台跟踪测量中,实现光电跟踪系统视轴稳定的首要任务是隔离载体姿态变化对视轴的影响,而隔离载体的运动必须高精度的获取运动平台的姿态信息,因此姿态的获取是隔离载体运动的前提。相对于传统的光学测量与星敏感器测量方法而... 详细信息

在舰载运动平台跟踪测量中,实现光电跟踪系统视轴稳定的首要任务是隔离载体姿态变化对视轴的影响,而隔离载体的运动必须高精度的获取运动平台的姿态信息,因此姿态的获取是隔离载体运动的前提。相对于传统的光学测量与星敏感器测量方法而言,激光陀螺拥有高灵敏度、高精度、大动态范围、不受环境影响等优点,是惯性系统中的理想角速度传感器。利用激光陀螺制成的惯性导航系统可以把陀螺的这些优异特性充分的发挥在运动平台的姿态测量过程当中。论文从激光陀螺的原理及特性出发,对激光陀螺仪的误差项及其成因以及减小测量误差的方法进行了研究,从减小影响最大的误差来源着手,提高了陀螺仪的测角精度。同时对测得数据的跟踪坐标变换算法进行了推导,分析了坐标变换的详细过程并对这个过程中产生的误差进行了分析,得出了在不同俯仰角、方位角下经坐标变换后所计算得到的新的方位角和俯仰角与真实方位角和俯仰角的误差结果。对激光陀螺的主要误差项,包括陀螺仪的零偏、标度因数误差、安装误差、自锁、随机游走误差等,分析了各项误差的产生原因。建立了陀螺仪的误差模型,进一步分析理论了各项误差对陀螺仪测角精度的影响,然后给出了各项误差的标定方法与误差补偿方法。设计并搭建了单轴测量实验系统,进行了相关实验,证明了误差分析与补偿方法的正确,并在车载平台上进行实验,验证了实验方案的可行性。通过对实验数据的分析表明,经过误差修正,陀螺仪测量精度达到6″/h,达到了预期的要求。

关键词：激光陀螺姿态测量舰载稳定平台光电跟踪测量装备误差分析与补偿坐标变换

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舰载稳定平台控制系统设计与研究

舰载稳定平台控制系统设计与研究

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作者：张洪亮南京航空航天大学

学位级别：硕士

舰船的航向变化以及船的摇摆会给平台系统带来扰动,在这种情况下,舰载稳定平台能够隔离载体扰动,保证平台相对惯性坐标系稳定,使得在海上运动中平台设备准确跟踪目标。本文以两轴舰载武器稳定平台控制系统为对象展开研究。首先本文阐述... 详细信息

舰船的航向变化以及船的摇摆会给平台系统带来扰动,在这种情况下,舰载稳定平台能够隔离载体扰动,保证平台相对惯性坐标系稳定,使得在海上运动中平台设备准确跟踪目标。本文以两轴舰载武器稳定平台控制系统为对象展开研究。首先本文阐述了舰载武器稳定平台系统的总体设计方案,通过对稳定平台运动学和动力学分析,确定了基于双速度环,位置环的反馈控制方式,完成了系统的设备选型。根据系统的总体设计方案,分析了系统的数学模型,设计了基于双速度环,位置环的三环控制器,并进行了仿真验证。针对舰载稳定平台的特点以及传统PID控制器的局限性,设计了基于神经元网络PID控制算法,并运用MATLAB软件进行了仿真,结果表明该控制算法提高了系统的动态性能,增强了对外界干扰的抑制能力,减小了稳态误差。最后论文详细介绍稳定平台系统在工程上的具体实现。设计了稳定平台伺服控制器,驱动器等硬件电路。根据所设计的硬件电路完成了稳定平台系统的软件设计,并对稳定平台系统进行了总体测试,测试结果表明稳定平台系统能够满足性能指标要求。

关键词：舰载稳定平台三环控制 PID神经元网络伺服控制器 PWM功率驱动电路

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舰载稳定平台伺服控制与扰动抑制技术研究

舰载稳定平台伺服控制与扰动抑制技术研究

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作者：赵建鹏南京理工大学

学位级别：硕士

在舰船航行过程中,受海浪等因素影响,舰载武器会产生俯仰、横滚等方向上的运动,这将影响舰载武器的精确打击性能。通常将舰载武器安装在舰载稳定平台上以保持相对惯性空间水平。传统的稳定平台控制策略,如PID控制,都采取滞后调节方式,... 详细信息

在舰船航行过程中,受海浪等因素影响,舰载武器会产生俯仰、横滚等方向上的运动,这将影响舰载武器的精确打击性能。通常将舰载武器安装在舰载稳定平台上以保持相对惯性空间水平。传统的稳定平台控制策略,如PID控制,都采取滞后调节方式,即通过测得当前姿态角来产生相应控制量,进而调节平台水平。这种调节方式适合单次扰动,然而海浪扰动是实时变化的,加之机电系统的时滞环节存在,传统滞后调节策略必然存在响应速度慢、稳定精度低等缺点。如何抑制海浪干扰、提高动态稳定精度成为舰载稳定平台技术的关键问题。本文以舰载武器稳定平台为研究对象,围绕舰载稳定平台伺服控制及扰动抑制技术展开研究。首先进行系统硬件选型,设计了系统方案。接着在进行了坐标变换的基础上,分析了主动稳定原理。分析机械结构,为控制系统设计提供依据。建立了基于随机海浪理论的海浪模型,为海浪扰动预测建立基础。设计了一种基于GRU网络的海浪波倾角预测方法,并根据RMSE和MAPE两种指标与BPNN、RNN、LSTM的预测效果进行对比。仿真结果表明,GRU网络在海浪波倾角预测上拥有更好的精度。建立交流永磁伺服电机模型,设计了三环控制系统并完成参数整定。为较好抑制扰动、提高稳定精度,在位置跟踪环中设计了一种基于扰动预测的前馈-反馈复合控制器。在前馈通道中实现超前控制;反馈通道保证系统在不出现超调的前提下快速响应。最后,通过数值仿真分析和实验研究相结合的方式对所设计控制方法进行验证。研究结果表明,在选择了合适预测步数的前提下,基于扰动预测的前馈-反馈复合控制方法能够有效抑制扰动,提高稳定精度。

关键词：舰载稳定平台伺服控制非线性时序预测扰动抑制复合控制

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并联式复合驱动舰载稳定平台理论与实验研究

并联式复合驱动舰载稳定平台理论与实验研究

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作者：赵星宇燕山大学

学位级别：博士

随着海洋作业技术的日新月异,一些精密舰船设备对其工作环境有着更为严苛的需求。这就需要一种稳定设备来隔离舰船及外界环境风、浪、流等所带来的扰动,以保证精密舰载设备稳定的工作环境。相比于串联式稳定机构,并联式稳定机构具有承... 详细信息

随着海洋作业技术的日新月异,一些精密舰船设备对其工作环境有着更为严苛的需求。这就需要一种稳定设备来隔离舰船及外界环境风、浪、流等所带来的扰动,以保证精密舰载设备稳定的工作环境。相比于串联式稳定机构,并联式稳定机构具有承载力强、刚度好等优点。而相较于一般并联式稳定机构,具有复合驱动单元的并联式稳定机构可对高频扰动和低频扰动进行分离控制,其可有效提升稳定控制精度。本文基于舰船运动特性构型综合出一种并联式复合驱动平台,针对该机构在非惯性系条件下,进行其机构学基础理论分析与相关实验研究,具体研究内容如下所示:舰船的运动特性以及预测算法分析。通过海浪运动的数学模型,对海浪运动规律进行分析;基于海浪的运动规律对舰船的运动形式进行分析;设计一种经验模式分解法(EMD)和支持向量回归法(SVR)相混合的方法,对舰船运动规律进行预测分析。并联式复合驱动平台的构型综合。基于应用需求,构型综合出一系列高低频复合驱动单元,并分别得出其位移子群形式以及等效运动副;基于位移流形理论,构型综合出一系列对应舰船主要运动形式的并联式复合驱动平台,并从中遴选出具有唯一的等效运动形式的3-(RRPRP)RS机构构型;基于旋量理论,对所选复合驱动单元的等效形式及并联式复合驱动机构的自由度性质进行分析验证。3-(RRPRP)RS型并联式复合驱动平台在非惯性系下的运动学和动力学分析。以旋量代数作为数学工具,在非惯性系条件下,分别分析该机构在直线驱动下和转动驱动下的上平台和各杆件的位置解、速度解和加速度解,并给定机构的驱动方式,其中,提出一种逐步迭代法来解决机构的位置解难题;分别对该机构的直线驱动和转动驱动的驱动力(力矩)进行分析;给定数值算例,应用Adams的建模仿真对非惯性系下的运动学和动力学理论分析结果进行验证。3-(RRPRP)RS型并联式复合驱动平台的多目标尺寸优化。给定该机构在满足工作要求条件下的结构尺寸的优化范围;分别给出该并联式复合驱动平台的速度传递性能指标、力传递性能指标以及刚度性能指标;基于加权求和法,得出一种归一加权求和法,同时结合遗传算法,从而实现该机构的多目标尺寸优化。3-(RRPRP)RS型并联式复合驱动平台的稳定控制策略研究。通过SimMechanics Link插件将平台结构导入Simulink中,以便进行控制算法研究;分别建立基于模糊RBF神经网络整定参数的PID控制器(RBF-FNN-PID控制器)、滑模变结构控制器和基于扩张状态观测器(ESO)的滑模控制器;基于所建立的控制器,在Simulink环境下,给定仿真参数,分别建立基于各控制器的稳定控制的仿真模型,将各控制策略的仿真结果进行对比,从而选择出最适合的稳定控制策略。3-(RRPRP)RS型并联式复合驱动平台的控制实验研究。基于多目标性能优化后所得的结构参数,研制3-(RRPRP)RS型并联式复合驱动平台样机。搭建综合控制柜,设计人机交互式复合驱动控制界面,结合现有六自由度运动模拟器,从而组成并联式复合驱动稳定系统。分别进行运动模拟实验和稳定控制实验研究,从而为舰载设备的稳定提供技术支撑。本文将开展非惯性系下并联式复合驱动平台机构学基础理论分析与实验研究,所研究理论内容是基于传统并联机构学理论的扩展分析,具有一定的理论意义;所进行的实验研究包括并联式复合驱动平台的稳定控制,从而为实际舰载设备的稳定提供技术支撑,具有一定的实际意义。

关键词：舰载稳定平台复合驱动构型综合非惯性系逐步迭代法多目标尺寸优化稳定控制策略

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基于RBF神经网络的舰载稳定平台控制系统

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舰船科学技术 2023年第9期45卷 180-185页

作者：鸦婧董睿俞竹青常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

舰载稳定平台是一个非线性时变系统,采用传统PID控制难以达到较好的控制性能指标要求。对基于RBF神经网络整定PID参数的控制策略进行研究,针对液压缸突然起动或停止产生的液压冲击问题,根据活塞杆运行距离设计理想速度曲线,建立舰载稳... 详细信息

舰载稳定平台是一个非线性时变系统,采用传统PID控制难以达到较好的控制性能指标要求。对基于RBF神经网络整定PID参数的控制策略进行研究,针对液压缸突然起动或停止产生的液压冲击问题,根据活塞杆运行距离设计理想速度曲线,建立舰载稳定平台控制系统的数学模型,并在此基础上搭建Simulink仿真模型。仿真结果表明,基于RBF-PID控制的舰载稳定平台较传统PID控制有更快的响应速度、更好的适应能力,在调平开始阶段的超调量降低了16%,到达稳态的时间缩短了1.6s。

关键词：舰载稳定平台 RBF神经网络 PID参数整定理想速度曲线

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舰载稳定平台PIDNN控制系统设计与仿真

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西安工业大学学报 2015年第4期35卷 298-303页

作者：薛航贾培刚何思锐赵绍谚西安工业大学机电工程学院西安710021

为消除舰船摇摆对速率稳定与目标跟踪精度造成的扰动,以PIC24F16KL401单片机作为舰载三轴稳定平台控制系统的控制核心,给出了舰载稳定平台控制系统设计方案.采用基于神经元网络的PID算法进行了系统控制,得到了舰载稳定平台PIDNN控制系统... 详细信息

为消除舰船摇摆对速率稳定与目标跟踪精度造成的扰动,以PIC24F16KL401单片机作为舰载三轴稳定平台控制系统的控制核心,给出了舰载稳定平台控制系统设计方案.采用基于神经元网络的PID算法进行了系统控制,得到了舰载稳定平台PIDNN控制系统.仿真结果表明:该控制系统最大稳态误差小于0.001rad.在加入摩擦力矩干扰与载体扰动干扰后,系统误差在-0.05^+0.05rad范围内波动,跟踪精度较经典PID稳定,外界的干扰得以有效抑制,平台保持稳定.

关键词：舰载稳定平台 PIDNN控制神经元网络跟踪精度

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ADAMS-MATLAB联合仿真下的舰载稳定平台设计与控制方法研究

ADAMS-MATLAB联合仿真下的舰载稳定平台设计与控制方法研究

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作者：邹宇新哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在海洋航行或海上操作过程中,舰船受海风和波浪的双重作用,必然会产生横摇、纵摇、艏摇等多自由度的运动,对其上的精密机械及人员的作业安全造成了很大的影响。本文以为舰基作业设备及人员提供稳定平台为目的,对所设计的舰载稳定平台进... 详细信息

在海洋航行或海上操作过程中,舰船受海风和波浪的双重作用,必然会产生横摇、纵摇、艏摇等多自由度的运动,对其上的精密机械及人员的作业安全造成了很大的影响。本文以为舰基作业设备及人员提供稳定平台为目的,对所设计的舰载稳定平台进行运动学和动力学分析,在ADAMS中建立了舰载稳定平台的虚拟样机模型。为实现ADAMS-MATLAB联合仿真,建立了电机及主要元件的数学模型,根据分析系统的动态特性,设计了模糊自适应PID控制器,并根据三环控制完成了系统性能的修正。最后,基于Qt creator设计舰载稳定平台控制UI界面,提高操作的便捷性。首先,通过对舰载稳定平台的结构及工作原理的分析,搭建了一种基于惯性系和非惯性系下的舰载稳定平台反解模型,通过MATLAB编写了运动学参数化求解和基于蒙特卡洛模拟法的工作空间参数化求解程序。求解出杆长位置、速度和加速度,同时通过编写的正解程序求解出空间位姿,利用虚功原理搭建舰载稳定平台的动力学方程,提出一种数值微分的方法,用以简化舰载稳定平台的动力学模型,提高了舰载平台动力学模型求解效率;借助Solid Works建立舰载稳定平台三维模型,导入ADAMS中进行舰载稳定平台的动力学仿真,验证了舰载稳定平台的动力学模型的正确性。其次,在MATLAB中完成舰载稳定平台控制方案的设计,完成舰载稳定平台ADAMS-MATLAB的联合仿真。创建了控制器电动机、驱动电路与灵敏元件的数学模型,并对未修正前系统的动态特性进行了分析。最后,采用模糊自适应PID控制方法,同时将仿真结果与传统PID控制效果进行比较。结果表明,本文设计的模糊自适应PID控制器,能够减少系统超调量,使系统调节时间更快。此外,对电流环、转速环和位置环进行设计与仿真,完成了控制系统的修正设计,借助MATLAB软件对修正后的系统模拟和分析,完成了动态性能的对比。基于Qt creator设计舰载稳定平台控制UI界面,建立与数据库相连的接口槽,实现舰载稳定平台控制界面与数据库的数据传输,并将舰载稳定平台中的运动曲线传输到界面上。本文对舰载稳定平台的运动及受力进行了分析,建立了相应的运动学和动力学模型。基于MATLAB编写了舰载稳定平台运动学反解以及空间位姿正解程序,建立了控制系统主要元件的数学模型。联合舰载稳定平台的虚拟样机模型实现仿真,并分析了未修正前的系统特性。设计了模糊自适应PID控制器,完成了修正后的系统的性能分析。仿真结果表明,本文所提出的舰载稳定平台的控制策略能够减少系统超调量,使系统调节时间更快,通过搭建的舰载稳定平台系统UI界面,将研究结果可视化,增强了可操作性。为精准控制舰载稳定平台系统提供了参考。

关键词：舰载稳定平台 ADAMS-MATLAB联合仿真模糊控制三环控制

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