六自由度船舶运动模拟器非线性建模仿真及控制策略研究
发布时间：2021-11-17 06:11
船舶运动模拟器用于在实验室中再现船舶的运动状态,具备可靠性、经济性以及可控性等优势。液压驱动船舶运动模拟器受液压系统非线性等因素影响,存在跟踪精度差、系统频宽低等问题。传统的基于线性模型的控制策略,并不能完全满足运动模拟系统的精度要求。本课题以船舶运动模拟器液压六自由度平台系统为研究对象,对系统的非线性建模及控制策略问题开展研究。论文第二章主要研究液压六自由度平台系统联合仿真建模问题。分别推导非对称滑阀各节流阀口的流量方程、非对称缸流量连续性方程及负载的力平衡方程,基于Matlab/simulink平台,搭建非对称阀控非对称缸动力机构的仿真模型。构建船舶运动模拟器机械系统的三维模型,并将其导入至ADAMS平台中,建立机械系统仿真模型。运用Matlab/Simulink建立控制系统模型,通过软件间的交互接口,建立船舶运动模拟器液压六自由度平台联合仿真模型,为选择适当的控制策略奠定基础。论文第三章研究基于非线性模型的液压六自由度平台控制策略。通过运动学反解分析,将平台位姿指令转换为六个液压缸的位移指令。为满足运动模拟器阶跃响应及系统频宽等动态指标的要求,提出基于频率特性的振动控制补偿和反馈...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２车辆运动模拟器??Ｆｉ．?１．２?Ｖｅｈｉｃｌｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｓｉｍｕｌａｔｏｒ??
?伺服液压驱动??为了更加真实的反映船舶的运动状态，美国海军航空工程Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ研宄所成??功设计了六自由度船舶运动模拟器如图１．３所示，该船舶运动模拟器可以完成船舶??在５级海况下的运动规律［１４］。此外，菲律宾ＫｏｎｇｓｂｅｒｇＭａｒｉｔｉｍｅ公司研宄出更加??先进的３６０°全视角图景的船舶运动模拟器。接着，加拿大船舶运动模拟中心等公??司也研制出六自由度船舶运动模拟器［１５］。??图１．３?Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ研究所设计的船舶运动模拟器??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｈｉｐ?ｍｏｔｉｏｎ?ｓｉｍｕｌａｔｏｒ?ｄｅｓｉｇｎｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ??１．２．２国内船舶运动模拟器研究现状??近些年，国内许多单位和研宄机构在船舶运动模拟器方面取得了一些成果。??上世纪９０年代，经过中国船舶工业公司的技术专家鉴定，哈尔滨工程大学自行研??发的六自由度船舶运动模拟器系统，是当时国内同类产品中控制精度最高、承载??－４－??
啥却?霸硕?Ｄ馄鞣窍咝越?７抡婕翱刂撇呗匝袑]??重量最大、性能最优越的船舶驾驶模拟设备［１６，１７］。如图１．４为北京亿美博公司自行??研发的用于潜艇训练的驾驶模拟器，该模拟器运用先进的数字液压技术，通过控??制承载模拟器运动平台的各个液压缸的伸缩，来实现平台的三种基本平移运动和??三种基本旋转运动以及多自由度的复合运动。此外，华中科技大学研制出了用于??潜艇驾驶操作的六自由度模拟器，该六自由度模拟器可以用于潜艇操纵模拟训练。??中国人民解放军海军工程大学研制出了潜艇减摇模拟器。自行研制出了模拟船舶??航行的平台［１８］。大连海事大学船舶机电装备研究所也研制出六自由度船舶运动模??拟器，该模拟器由六条液压缸驱动，负载质量为２５００?ｋｇ，系统频宽不低于４?Ｈｚ，??主要用于教学培训，其性能指标参数如表１．２所示。随着国内船舶运动模拟器研究??水平的深入和提高，国内在这方面也相继取得突破性进展。??＾?ｒ??图１．４
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS和AMESim的液压六自由度平台联合仿真研究[J]. 韩寿松,晁智强,刘相波. 机床与液压. 2013(09)
[2]基于ADAMS的一种新型六自由度并联机构的参数分析与仿真[J]. 王建平,彭凯. 机械传动. 2011(05)
[3]基于干扰观测器的舰船运动模拟器非线性控制[J]. 皮阳军,王宣银,李强,程佳. 机械工程学报. 2010(10)
[4]基于AMESim的液压并联机构建模及耦合特性仿真[J]. 王伟,傅新,谢海波,杨华勇. 浙江大学学报(工学版). 2007(11)
[5]考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验[J]. 李洪人,关广丰,郭洪波,丛大成,张辉,叶正茂. 机械工程学报. 2007(09)
[6]基于Matlab/xPC Target的实时仿真系统研究[J]. 王超,王仕成,刘志国. 控制工程. 2007(S2)
[7]三维建模与三维动画仿真技术的应用[J]. 陈敏,沈耀仁. 机械设计与制造. 2005(08)
[8]液压六自由度并联机器人控制策略的研究[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林. 机器人. 2004(03)
[9]非对称缸电液伺服系统的静态特性分析[J]. 李洪人,王栋梁,李春萍. 机械工程学报. 2003(02)
[10]飞行模拟器六自由度运动系统的关键技术及研究现状[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林,曹健. 系统仿真学报. 2002(01)
博士论文
[1]6D0F姿态控制平台关键技术研究[D]. 任瑞.中国工程物理研究院 2012
[2]并联4TPS-1PS型电动稳定跟踪平台的特性及控制研究[D]. 程佳.浙江大学 2008
[3]并联电液伺服六自由度平台系统低速运动研究[D]. 李强.浙江大学 2008
[4]液压驱动六自由度振动试验系统控制策略研究[D]. 关广丰.哈尔滨工业大学 2007
[5]三自由度船舶运动模拟平台及其液压伺服驱动系统的研究[D]. 杨军宏.国防科学技术大学 2007
[6]几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究[D]. 李仕华.燕山大学 2004
硕士论文
[1]电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究[D]. 李继东.燕山大学 2015
[2]船舶模拟器六自由度平台建模及控制算法研究[D]. 陈晶晶.大连海事大学 2015
[3]六自由度并联船舶运动模拟器的设计及其控制系统设计[D]. 吕锋.江苏科技大学 2012
[4]具有360度回转功能的六自由度运动平台的优化设计[D]. 谢艳平.华中科技大学 2008
[5]液压六自由度并联机构虚拟样机研究[D]. 党田峰.浙江大学 2008
[6]六自由度平台设计及控制方法研究[D]. 汪汉生.哈尔滨工程大学 2008
[7]基于虚拟现实的六自由度平台系统设计与仿真[D]. 孙文磊.厦门大学 2006
[8]六自由度运动模拟器结构参数分析设计[D]. 刘小初.哈尔滨工业大学 2006
[9]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
[10]船舶运动模拟平台电液伺服控制系统研究[D]. 陈浩锋.国防科学技术大学 2005
本文编号：3500359
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２车辆运动模拟器??Ｆｉ．?１．２?Ｖｅｈｉｃｌｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｓｉｍｕｌａｔｏｒ??
?伺服液压驱动??为了更加真实的反映船舶的运动状态，美国海军航空工程Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ研宄所成??功设计了六自由度船舶运动模拟器如图１．３所示，该船舶运动模拟器可以完成船舶??在５级海况下的运动规律［１４］。此外，菲律宾ＫｏｎｇｓｂｅｒｇＭａｒｉｔｉｍｅ公司研宄出更加??先进的３６０°全视角图景的船舶运动模拟器。接着，加拿大船舶运动模拟中心等公??司也研制出六自由度船舶运动模拟器［１５］。??图１．３?Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ研究所设计的船舶运动模拟器??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｈｉｐ?ｍｏｔｉｏｎ?ｓｉｍｕｌａｔｏｒ?ｄｅｓｉｇｎｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?Ｌａｋｅｈｕｒｓｔ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ??１．２．２国内船舶运动模拟器研究现状??近些年，国内许多单位和研宄机构在船舶运动模拟器方面取得了一些成果。??上世纪９０年代，经过中国船舶工业公司的技术专家鉴定，哈尔滨工程大学自行研??发的六自由度船舶运动模拟器系统，是当时国内同类产品中控制精度最高、承载??－４－??
啥却?霸硕?Ｄ馄鞣窍咝越?７抡婕翱刂撇呗匝袑]??重量最大、性能最优越的船舶驾驶模拟设备［１６，１７］。如图１．４为北京亿美博公司自行??研发的用于潜艇训练的驾驶模拟器，该模拟器运用先进的数字液压技术，通过控??制承载模拟器运动平台的各个液压缸的伸缩，来实现平台的三种基本平移运动和??三种基本旋转运动以及多自由度的复合运动。此外，华中科技大学研制出了用于??潜艇驾驶操作的六自由度模拟器，该六自由度模拟器可以用于潜艇操纵模拟训练。??中国人民解放军海军工程大学研制出了潜艇减摇模拟器。自行研制出了模拟船舶??航行的平台［１８］。大连海事大学船舶机电装备研究所也研制出六自由度船舶运动模??拟器，该模拟器由六条液压缸驱动，负载质量为２５００?ｋｇ，系统频宽不低于４?Ｈｚ，??主要用于教学培训，其性能指标参数如表１．２所示。随着国内船舶运动模拟器研究??水平的深入和提高，国内在这方面也相继取得突破性进展。??＾?ｒ??图１．４
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS和AMESim的液压六自由度平台联合仿真研究[J]. 韩寿松,晁智强,刘相波. 机床与液压. 2013(09)
[2]基于ADAMS的一种新型六自由度并联机构的参数分析与仿真[J]. 王建平,彭凯. 机械传动. 2011(05)
[3]基于干扰观测器的舰船运动模拟器非线性控制[J]. 皮阳军,王宣银,李强,程佳. 机械工程学报. 2010(10)
[4]基于AMESim的液压并联机构建模及耦合特性仿真[J]. 王伟,傅新,谢海波,杨华勇. 浙江大学学报(工学版). 2007(11)
[5]考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验[J]. 李洪人,关广丰,郭洪波,丛大成,张辉,叶正茂. 机械工程学报. 2007(09)
[6]基于Matlab/xPC Target的实时仿真系统研究[J]. 王超,王仕成,刘志国. 控制工程. 2007(S2)
[7]三维建模与三维动画仿真技术的应用[J]. 陈敏,沈耀仁. 机械设计与制造. 2005(08)
[8]液压六自由度并联机器人控制策略的研究[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林. 机器人. 2004(03)
[9]非对称缸电液伺服系统的静态特性分析[J]. 李洪人,王栋梁,李春萍. 机械工程学报. 2003(02)
[10]飞行模拟器六自由度运动系统的关键技术及研究现状[J]. 杨灏泉,赵克定,吴盛林,曹健. 系统仿真学报. 2002(01)
博士论文
[1]6D0F姿态控制平台关键技术研究[D]. 任瑞.中国工程物理研究院 2012
[2]并联4TPS-1PS型电动稳定跟踪平台的特性及控制研究[D]. 程佳.浙江大学 2008
[3]并联电液伺服六自由度平台系统低速运动研究[D]. 李强.浙江大学 2008
[4]液压驱动六自由度振动试验系统控制策略研究[D]. 关广丰.哈尔滨工业大学 2007
[5]三自由度船舶运动模拟平台及其液压伺服驱动系统的研究[D]. 杨军宏.国防科学技术大学 2007
[6]几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究[D]. 李仕华.燕山大学 2004
硕士论文
[1]电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究[D]. 李继东.燕山大学 2015
[2]船舶模拟器六自由度平台建模及控制算法研究[D]. 陈晶晶.大连海事大学 2015
[3]六自由度并联船舶运动模拟器的设计及其控制系统设计[D]. 吕锋.江苏科技大学 2012
[4]具有360度回转功能的六自由度运动平台的优化设计[D]. 谢艳平.华中科技大学 2008
[5]液压六自由度并联机构虚拟样机研究[D]. 党田峰.浙江大学 2008
[6]六自由度平台设计及控制方法研究[D]. 汪汉生.哈尔滨工程大学 2008
[7]基于虚拟现实的六自由度平台系统设计与仿真[D]. 孙文磊.厦门大学 2006
[8]六自由度运动模拟器结构参数分析设计[D]. 刘小初.哈尔滨工业大学 2006
[9]基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[D]. 刘海丽.西北工业大学 2006
[10]船舶运动模拟平台电液伺服控制系统研究[D]. 陈浩锋.国防科学技术大学 2005
本文编号：3500359
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