基于并联机构的舰载主动隔振系统研究

发布时间：2019-11-06 09:42

【摘要】：舰船在水面航行过程中，时刻受到风浪、海流等外界环境的作用，，会产生升沉、平荡、横摇、纵摇、艏摇等附加随机运动，这对在舰船上进行的军事活动、日常生活等都产生了很大的不利影响。舰载隔振平台能对舰载设备与载体之间的振动进行隔离，实现了保护与稳定的作用，因此具有广泛的应用前景。 基于舰船随机运动特征，本文设计了一种适用于舰载主动隔振的4-CPS/RPS型3转2移5自由度的并联机构。本文运用螺旋理论严格计算了其自由度，分析得出了其运动学逆解，在此基础上进行了速度、加速度的分析，机构的运动学分析是一切机构分析的基础；对4-CPS/RPS型并联机构的奇异性、工作空间、灵巧度和位姿误差产生因素等机构特性进行了一定分析和研究，机构的特性分析是进行机构优化的依据；采用了拉格朗日法建立了4-CPS/RPS型并联机构的动力学模型，得出了其动力学方程，为下一步进行隔振控制奠定了基础；在建立单自由度主动隔振系统模型的基础上分析了不同反馈控制类型下的振动传递率，为主动控制提供了理论依据；根据已有相关海浪理论研究，进行了舰船运动姿态仿真模拟，得到了舰船运动规律，并介绍了多层递阶预报方法建立了舰船姿态预报系统，对舰船运动姿态实现提前预报；依据现有并联机构的控制策略研究，分别建立了4-CPS/RPS型并联机构的分支闭环PID控制策略和力/位冗余PID控制策略，并运用Adams-Simulink联合仿真的方法进行了以上两种控制策略的控制仿真，验证了这两种方法能够实现舰载的主动隔振，且具有较良好隔振效果。
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文影响，而奇异性问题则是所有并联机构都普遍存在的问题，在研究并联机构时也是必须要对其进行相关讨论。关于并联机构的运动学正逆解、工作空间奇异性、灵巧度等方面，国内外学者都已有许多相关研究[6-9]。机构的动力学分析也分为正解和逆解的求解，与运动学类似的，求解并联机构的动力学的正解也相对较复杂，逆解相对简单。研究并联机构逆动力学的现有方法包括凯恩法、牛顿-欧拉法、虚功原理法、拉格朗日法[10]等，不同方法适用于不同结构类型、不同工作要求的并联机构，需要根据不同需要进行选择和运用。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文影响，而奇异性问题则是所有并联机构都普遍存在的问题，在研究并联机构时也是必须要对其进行相关讨论。关于并联机构的运动学正逆解、工作空间奇异性、灵巧度等方面，国内外学者都已有许多相关研究[6-9]。机构的动力学分析也分为正解和逆解的求解，与运动学类似的，求解并联机构的动力学的正解也相对较复杂，逆解相对简单。研究并联机构逆动力学的现有方法包括凯恩法、牛顿-欧拉法、虚功原理法、拉格朗日法[10]等，不同方法适用于不同结构类型、不同工作要求的并联机构，需要根据不同需要进行选择和运用。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB535.1

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本文编号：2556651