舰载隔振平台分析与控制系统研究

发布时间：2018-03-19 15:34

  本文选题：多轴伺服控制　切入点：并联机构　出处：《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：舰载隔振平台可以缓和舰船在水面航行过程中,因海流、风浪等外界天气条件的影响而产生的船体的随机振动对舰载设备的影响。开发一个高效实用的,针对舰载隔振平台的控制系统能最大限度的实现隔振的效果,因此具有广泛的应用前景。本文的舰载隔振平台属于一种新型的4UPS-P型并联机构。本文对其进行运动学、轨迹规划等方面的研究,进行控制系统硬件的设计搭建,并设计开发隔振平台控制软件。分析4UPS-P型并联机构的机构特性,在此基础上分析并联机构的运动学特性,通过闭环矢量法求解出运动学逆解。通过运动学逆解得到四个轴各自的目标位置,再对四个轴分别进行轨迹插值规划,得到离线路径数据。控制系统的整体控制方案采用“PC+EtherCAT总线”的控制方案,在此基础上设计选用图腾控制机柜作为控制载体。分别详细规划控制柜的总体布局方案和驱动柜的布局方案,并设计中央控制单元作为控制柜的主控模块。针对各个子模块和电路进行详细的设计规划,最终搭建出控制系统的硬件部分。根据总体控制方案制定隔振平台软件的三层架构,并分别实现软件PLC功能函数的编写与封装,实现PLC与上层VC程序之间ADS通讯函数的编写与封装,实现上层控制软件逻辑结构的编写和MFC软件界面的编写,其中包括示波器模块、系统日志模块、系统回零模块、系统复位模块、系统检测模块等。联合调试开发的隔振平台软硬件系统,达到预期的控制目标。进行主动控制实验,与理想运行轨迹比较,验证控制系统的控制效果。
[Abstract]:Shipborne vibration isolation platform can alleviate the influence of random vibration of ship on shipboard equipment due to the influence of ocean current, wind and wave and other external weather conditions during the navigation of ship on the surface of water. The control system of shipborne vibration isolation platform can maximize the effect of vibration isolation, so it has a wide application prospect. The shipborne vibration isolation platform in this paper belongs to a new type of 4UPS-P parallel mechanism. Based on the research of trajectory planning, the hardware design of the control system and the design and development of vibration isolation platform control software, the mechanism characteristics of 4UPS-P parallel mechanism are analyzed, and the kinematics characteristics of the parallel mechanism are analyzed. The inverse kinematics solution is obtained by the closed loop vector method. The target positions of the four axes are obtained by the inverse kinematics solution, and then the trajectory interpolation planning of the four axes is carried out respectively. The whole control scheme of the control system adopts the control scheme of "PC EtherCAT bus". On this basis, the totem control cabinet is selected as the control carrier. The overall layout scheme of the control cabinet and the layout scheme of the drive cabinet are respectively planned in detail. The central control unit is designed as the main control module of the control cabinet. The detailed design planning for each sub-module and circuit is carried out. Finally, the hardware part of the control system is built. According to the overall control scheme, the three-layer structure of the platform software is established. The software PLC function function is written and encapsulated, the ADS communication function is written and encapsulated between the PLC and the upper VC program, the logic structure of the upper control software and the MFC software interface are written, including the oscilloscope module. The system log module, system zero return module, system reset module, system detection module, etc. The hardware and software system of vibration isolation platform developed by joint debugging and development achieves the expected control target. The active control experiment is carried out and compared with the ideal running track. Verify the control effect of the control system.
【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】：2016
【分类号】：U674.703

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本文编号：1634891