高频运动模拟系统的控制器设计与应用研究
发布时间：2021-03-29 05:20
基于当代军事武器的发展需要，对导弹的飞行速度和精确打击等性能要求越来越高，导弹形状设计朝着大长径比的结构发展，此时由于弹体的弹性抖动不可忽略，这对运动仿真系统的要求越来越高，本文介绍了一种可以同时跟踪大角度机动的姿态角信号和小幅值的高频抖动信号的高频运动模拟系统。首先，确定了高频运动模拟系统的结构组成，由传统三轴转台和固定在其内环上的Stewart伺服台组成，采用复合轴控制策略，利用三轴转台跟踪大角度姿态变化，Stewart伺服台跟踪弹体高频抖动，两个系统的输出之和作为整个高频运动模拟系统的输出。然后，分析并推导了Stewart伺服台的运动学反解、正解和动力学模型，并根据本文研究的Stewart伺服台需要绕动平台回转轴上的空间定点运动的特定运动方式，给出了适合本系统Stewart伺服台的指令解算方法。再次，根据高频运动模拟系统结构组成、工作方式以及应用需求，分析了由于三轴转台与Stewart伺服台同时工作而产生的相互干扰的影响，以及由Stewart伺服台自身结构复杂而引入的干扰因素，并根据这些干扰因素提出了干扰观测器、陷波滤波器与干扰力前馈补偿等抑制干扰的方案，有利于高频运动模拟系统实...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高频运动模拟系统结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文更进一步的发展，其中有瑞典的 Neos Robotics 公司的 Tricept 600 并联机床，德国的 Mikromat 公司的高速加工机床，还有联邦技术研究院开发的 Hexa Glide 并联结构机床。美国 Team 公司研制了六自由度电液式多轴振动台 TE6-900[5]，如图 1-2所示。该并联结构振动台在结构设计上应用了其自主研制的电液型的无摩擦静压轴承驱动器，并且铰链采用了静压支撑球铰链。整个系统可以满足指令的正弦、三角、脉冲以及它们之间的互相耦合的信号的各种指令信号的再现，完全满足了不同要求和条件的振动测试，该电液伺服振动台的频带宽度范围为 10-3000Hz，其最大承载能力为 4kg，最大位移为 12.5mm，其最大加速度和最大速度分别为 2952mm sec (30 g )和1500 mm sec(60 in sec)。但是这种转台跟踪的是加速度信号，其带宽指标为加速度带宽。E. H.Anderson 等人在 2001 年提出了一种电液伺服振动台[6]，如图 1-3 所示，它为一个高频的电液伺服振动台，他能够将系统频带提高到1000Hz，最大负载为 9.2 千克，最大加速度为 70002rad s ，最大转动角度为 1.5o 。2002 年，法国人 Merlet 研制了二自由度并联结构微动机器人。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文更进一步的发展，其中有瑞典的 Neos Robotics 公司的 Tricept 600 并联机床，德国的 Mikromat 公司的高速加工机床，还有联邦技术研究院开发的 Hexa Glide 并联结构机床。美国 Team 公司研制了六自由度电液式多轴振动台 TE6-900[5]，如图 1-2所示。该并联结构振动台在结构设计上应用了其自主研制的电液型的无摩擦静压轴承驱动器，并且铰链采用了静压支撑球铰链。整个系统可以满足指令的正弦、三角、脉冲以及它们之间的互相耦合的信号的各种指令信号的再现，完全满足了不同要求和条件的振动测试，该电液伺服振动台的频带宽度范围为 10-3000Hz，其最大承载能力为 4kg，最大位移为 12.5mm，其最大加速度和最大速度分别为 2952mm sec (30 g )和1500 mm sec(60 in sec)。但是这种转台跟踪的是加速度信号，其带宽指标为加速度带宽。E. H.Anderson 等人在 2001 年提出了一种电液伺服振动台[6]，如图 1-3 所示，它为一个高频的电液伺服振动台，他能够将系统频带提高到1000Hz，最大负载为 9.2 千克，最大加速度为 70002rad s ，最大转动角度为 1.5o 。2002 年，法国人 Merlet 研制了二自由度并联结构微动机器人。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度电机伺服系统控制综合方法[J]. 田大鹏,吴云洁,刘晓东. 电机与控制学报. 2010(07)
[2]动感模拟Stewart平台负载交联耦合特性的研究[J]. 吴博,徐雳,吴盛林,赵克定. 中国机械工程. 2009(10)
[3]飞行模拟器运动平台关节空间自适应模糊控制[J]. 吴东苏,顾宏斌. 南京航空航天大学学报. 2008(05)
[4]一种Stewart平台位置正解的快速解法[J]. 刘延斌,韩秀英. 矿山机械. 2007(02)
[5]变结构控制的抖振问题研究[J]. 白圣建,黄新生. 计算机仿真. 2006(06)
[6]一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究[J]. 陈幼平,杜志强,艾武,周祖德. 中国电机工程学报. 2005(07)
[7]基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J]. 孔令富,张世辉,肖文辉,李成元,黄真. 机器人. 2004(05)
[8]基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J]. 白志富,韩先国,陈五一. 北京航空航天大学学报. 2004(01)
[9]大长径比火箭弹在瞬态冲击下的振动响应[J]. 易兴利,黄德武,赵德全. 弹箭与制导学报. 2003(03)
[10]机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究[J]. 孙立宁,于晖,祝宇虹,张秀峰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2002(06)
博士论文
[1]复合轴光电跟踪系统控制策略的研究[D]. 李文军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
[2]光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究[D]. 刘廷霞.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005
硕士论文
[1]伺服系统机械谐振在线检测及抑制方法研究[D]. 康健.哈尔滨工业大学 2012
[2]柔性支撑Stewart平台的力学分析与控制研究[D]. 徐巍巍.西安电子科技大学 2011
[3]交流伺服系统的滑模变结构控制[D]. 汪海波.南京航空航天大学 2009
[4]交流伺服系统中的干扰观测器的设计研究[D]. 熊田忠.河海大学 2006
[5]基于变结构控制策略的转台控制技术研究[D]. 解磊.南京航空航天大学 2006
本文编号：3106981
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高频运动模拟系统结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文更进一步的发展，其中有瑞典的 Neos Robotics 公司的 Tricept 600 并联机床，德国的 Mikromat 公司的高速加工机床，还有联邦技术研究院开发的 Hexa Glide 并联结构机床。美国 Team 公司研制了六自由度电液式多轴振动台 TE6-900[5]，如图 1-2所示。该并联结构振动台在结构设计上应用了其自主研制的电液型的无摩擦静压轴承驱动器，并且铰链采用了静压支撑球铰链。整个系统可以满足指令的正弦、三角、脉冲以及它们之间的互相耦合的信号的各种指令信号的再现，完全满足了不同要求和条件的振动测试，该电液伺服振动台的频带宽度范围为 10-3000Hz，其最大承载能力为 4kg，最大位移为 12.5mm，其最大加速度和最大速度分别为 2952mm sec (30 g )和1500 mm sec(60 in sec)。但是这种转台跟踪的是加速度信号，其带宽指标为加速度带宽。E. H.Anderson 等人在 2001 年提出了一种电液伺服振动台[6]，如图 1-3 所示，它为一个高频的电液伺服振动台，他能够将系统频带提高到1000Hz，最大负载为 9.2 千克，最大加速度为 70002rad s ，最大转动角度为 1.5o 。2002 年，法国人 Merlet 研制了二自由度并联结构微动机器人。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文更进一步的发展，其中有瑞典的 Neos Robotics 公司的 Tricept 600 并联机床，德国的 Mikromat 公司的高速加工机床，还有联邦技术研究院开发的 Hexa Glide 并联结构机床。美国 Team 公司研制了六自由度电液式多轴振动台 TE6-900[5]，如图 1-2所示。该并联结构振动台在结构设计上应用了其自主研制的电液型的无摩擦静压轴承驱动器，并且铰链采用了静压支撑球铰链。整个系统可以满足指令的正弦、三角、脉冲以及它们之间的互相耦合的信号的各种指令信号的再现，完全满足了不同要求和条件的振动测试，该电液伺服振动台的频带宽度范围为 10-3000Hz，其最大承载能力为 4kg，最大位移为 12.5mm，其最大加速度和最大速度分别为 2952mm sec (30 g )和1500 mm sec(60 in sec)。但是这种转台跟踪的是加速度信号，其带宽指标为加速度带宽。E. H.Anderson 等人在 2001 年提出了一种电液伺服振动台[6]，如图 1-3 所示，它为一个高频的电液伺服振动台，他能够将系统频带提高到1000Hz，最大负载为 9.2 千克，最大加速度为 70002rad s ，最大转动角度为 1.5o 。2002 年，法国人 Merlet 研制了二自由度并联结构微动机器人。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度电机伺服系统控制综合方法[J]. 田大鹏,吴云洁,刘晓东. 电机与控制学报. 2010(07)
[2]动感模拟Stewart平台负载交联耦合特性的研究[J]. 吴博,徐雳,吴盛林,赵克定. 中国机械工程. 2009(10)
[3]飞行模拟器运动平台关节空间自适应模糊控制[J]. 吴东苏,顾宏斌. 南京航空航天大学学报. 2008(05)
[4]一种Stewart平台位置正解的快速解法[J]. 刘延斌,韩秀英. 矿山机械. 2007(02)
[5]变结构控制的抖振问题研究[J]. 白圣建,黄新生. 计算机仿真. 2006(06)
[6]一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究[J]. 陈幼平,杜志强,艾武,周祖德. 中国电机工程学报. 2005(07)
[7]基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J]. 孔令富,张世辉,肖文辉,李成元,黄真. 机器人. 2004(05)
[8]基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J]. 白志富,韩先国,陈五一. 北京航空航天大学学报. 2004(01)
[9]大长径比火箭弹在瞬态冲击下的振动响应[J]. 易兴利,黄德武,赵德全. 弹箭与制导学报. 2003(03)
[10]机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究[J]. 孙立宁,于晖,祝宇虹,张秀峰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2002(06)
博士论文
[1]复合轴光电跟踪系统控制策略的研究[D]. 李文军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
[2]光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究[D]. 刘廷霞.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005
硕士论文
[1]伺服系统机械谐振在线检测及抑制方法研究[D]. 康健.哈尔滨工业大学 2012
[2]柔性支撑Stewart平台的力学分析与控制研究[D]. 徐巍巍.西安电子科技大学 2011
[3]交流伺服系统的滑模变结构控制[D]. 汪海波.南京航空航天大学 2009
[4]交流伺服系统中的干扰观测器的设计研究[D]. 熊田忠.河海大学 2006
[5]基于变结构控制策略的转台控制技术研究[D]. 解磊.南京航空航天大学 2006
本文编号：3106981
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