船舶模擬器六自由度平臺(tái)建模及控制算法研究.pdf

1、船舶操縱模擬器通過(guò)模擬船舶在不同海況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員的培訓(xùn)。傳統(tǒng)的模擬器通過(guò)視景系統(tǒng)為人營(yíng)造船舶在海面航行的運(yùn)動(dòng)感，而近年研發(fā)的船舶運(yùn)動(dòng)模擬器則為傳統(tǒng)的模擬器增加了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)來(lái)模擬船舶在海面的運(yùn)動(dòng)，可用于對(duì)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(dòng)模擬器的液壓六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)展開的研究。
　　本文在對(duì)船舶模擬器的發(fā)展，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的特點(diǎn)、建模方法及控制算法的研究基礎(chǔ)上，對(duì)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)

2、進(jìn)行仔細(xì)的分析，推導(dǎo)了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解公式。
　　針對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)采用的非對(duì)稱閥控制非對(duì)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(dòng)力機(jī)構(gòu)的方框圖，并通過(guò)仿真和試驗(yàn)對(duì)理論模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文采用聯(lián)合仿真的方法對(duì)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行建模仿真。采用AMESim對(duì)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(duì)所建模型參數(shù)進(jìn)行修正。采用Virtual.Lab Motion對(duì)平臺(tái)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)部分建模，建模過(guò)程中考慮各部件的慣性對(duì)

3、系統(tǒng)的影響，與傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)建模方式相比該方案準(zhǔn)確且簡(jiǎn)單。采用Matlab/Simulink對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解和液壓控制系統(tǒng)建模。然后通過(guò)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(guò)仿真模型與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了所建液壓六自由度平臺(tái)模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)比傳統(tǒng)PID控制和動(dòng)壓反饋算法，通過(guò)平臺(tái)的機(jī)電液一體化模型和試驗(yàn)對(duì)控制策略進(jìn)行比較，證明采用動(dòng)壓反饋算法會(huì)較好的提高平臺(tái)的