船舶模擬器六自由度平臺建模及控制算法研究.pdf

1、船舶操縱模擬器通過模擬船舶在不同海況下的運(yùn)動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對駕駛員的培訓(xùn)。傳統(tǒng)的模擬器通過視景系統(tǒng)為人營造船舶在海面航行的運(yùn)動感，而近年研發(fā)的船舶運(yùn)動模擬器則為傳統(tǒng)的模擬器增加了運(yùn)動平臺，通過平臺來模擬船舶在海面的運(yùn)動，可用于對暈船病的研究和惡劣海況下的救助訓(xùn)練等。本課題是基于船舶運(yùn)動模擬器的液壓六自由度運(yùn)動平臺展開的研究。
　　本文在對船舶模擬器的發(fā)展，六自由度運(yùn)動平臺的特點(diǎn)、建模方法及控制算法的研究基礎(chǔ)上，對六自由度運(yùn)動平臺的運(yùn)動學(xué)

2、進(jìn)行仔細(xì)的分析，推導(dǎo)了平臺運(yùn)動學(xué)反解公式。
　　針對平臺系統(tǒng)采用的非對稱閥控制非對稱缸的液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到了液壓動力機(jī)構(gòu)的方框圖，并通過仿真和試驗(yàn)對理論模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文采用聯(lián)合仿真的方法對六自由度運(yùn)動平臺進(jìn)行建模仿真。采用AMESim對液壓系統(tǒng)仿真建模，在液壓系統(tǒng)建模中參考伺服閥樣本曲線對所建模型參數(shù)進(jìn)行修正。采用Virtual.Lab Motion對平臺機(jī)構(gòu)動力學(xué)部分建模，建模過程中考慮各部件的慣性對

3、系統(tǒng)的影響，與傳統(tǒng)的動力學(xué)數(shù)學(xué)建模方式相比該方案準(zhǔn)確且簡單。采用Matlab/Simulink對運(yùn)動學(xué)反解和液壓控制系統(tǒng)建模。然后通過軟件之間的接口將機(jī)械、液壓和控制系統(tǒng)三部分模型聯(lián)合，建立液壓并聯(lián)機(jī)構(gòu)的通用仿真模型。
　　最后，通過仿真模型與試驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證了所建液壓六自由度平臺模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，對比傳統(tǒng)PID控制和動壓反饋算法，通過平臺的機(jī)電液一體化模型和試驗(yàn)對控制策略進(jìn)行比較，證明采用動壓反饋算法會較好的提高平臺的