并联式稳定平台技术研究
发布时间：2021-06-30 19:30
并联式稳定平台系统用于隔离载体运动,能够保证安装于载体的武器系统在外部干扰作用下具有一个稳定的工作空间。本文围绕稳定平台技术,从机构空间拓扑结构设计、机构的运动学分析、动力学分析及伺服控制策略等方面对稳定平台系统进行了研究,设计出一种动态实时性较好、精度较高、适用于载体武器系统的并联式稳定平台。本文首先根据螺旋理论建立起机构的数学模型,用支链分析法优化设计了平台拓扑结构,分析了并联平台支链及整体机构的自由度,从机构拓扑结构角度验证了此并联平台实现稳定功能的可行性。接下来进行了并联稳定平台的运动学及动力学分析,分别利用罗德里格参数及欧拉角的空间姿态描述方法,推导出机构的位置逆解和速度逆解；同时基于拉格朗日方程建立稳定平台的动力学模型,分析求解稳定平台系统动能与势能,得到广义坐标与广义力的函数关系。为满足稳定平台对精度和实时性的要求,本文结合并联平台的运动特点设计出Fuzzy-PID控制算法,并通过实验证明了Fuzzy-PID方法的优越性。为了达到稳定平台系统的实际工程应用要求,本文将DSP作为核心控制器,对稳定平台的姿态参考系统、伺服系统等硬件进行了设计；同时在高效开发环境CCS内,利用...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１串联开链?图２．２单环闭链??图２．１所示为典型的串联开链式，其典型代表为工业生产用的机械臂；图２．１所示??
姿信息反馈，控制伺服驱动系统改变机构姿态，保证台体稳定。此种驱动精度高，响应??快，但成本较高。??主动式稳定平台按照拓扑结构又可分为两类，一类为串联开链式，如图２．３所示，??一般由电机直接驱动或者电机连接减速器作为驱动方式，另一类为多闭环并联式，如图??２．４所示，由电动缸或液压缸作为驱动方式。??稳定平面?７?？?＼??祭?＇風??图２．５串联框式?图２．６并联链式??对于图２．５所示串联双框式平台，其有＾＾下特点；具有恒定的传动比，纵摇和横摇??相独立，互不干扰，因此便于控制算法的设计。利于小型化设计，重量较轻，但是由于??它的一轴息要作为另一轴的负载，因此总体负载较小。??对于图２．６所示的多闭环并联式平台，其有Ｗ下特点：滚珠丝杠副能提供很大的传??动比，因此一方面由于电机功率的减小，在同等负载下，此种机构有利于减小稳定平台??的体积
?山??阁２．３并联闭链伸缩型?图２．４并联巧链回转型??而本文主要研究的稳定平台根据实际工作条件和工作要求，可按照驱动分为主动型??和被动型两种［２２］。??被动式稳定平台，台体安装陀螺，依靠陀螺自身惯性力矩稳定机构的姿态。这种结??构具有长期的稳定性，但是对于隔离高频干扰其响应存在一定滞后性。??主动式稳定平台，其主要由液压、电动作为驱动，通过空间姿态敏感元件对平台位??姿信息反馈，控制伺服驱动系统改变机构姿态，保证台体稳定。此种驱动精度高，响应??快，但成本较高。??主动式稳定平台按照拓扑结构又可分为两类，一类为串联开链式，如图２．３所示，??一般由电机直接驱动或者电机连接减速器作为驱动方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人机构结构综合方法的基本思想、特点及其发展趋势[J]. 杨廷力,刘安心,罗玉峰,杭鲁滨,沈惠平,石志新. 机械工程学报. 2010(09)
[2]Mobility of the Myard 5R Linkage Involved in “Gogu Problem”[J]. LIU Jingfang, HUANG Zhen, and LI Yanwen Robotics Research Center, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(03)
[3]惯性平台稳定回路的多环控制[J]. 周结华,彭侠夫,何栋炜. 福州大学学报(自然科学版). 2008(S1)
[4]并联机构卫星通讯稳定平台运动学分析[J]. 陈兵奎,赵骧,王永波. 重庆大学学报. 2008(09)
[5]基于Rodrigues参数的姿态估计算法[J]. 陈记争,袁建平,方群. 航空学报. 2008(04)
[6]一类非线性MIMO系统的模糊自适应输出反馈控制[J]. 佟绍成,曲连江. 控制与决策. 2005(07)
[7]姿态运动的Rodrigues参数描述[J]. 周江华,苗育红,王明海. 宇航学报. 2004(05)
[8]空间运动构件姿态的欧拉角表示[J]. 黄 真,李艳文,高 峰. 燕山大学学报. 2002(03)
[9]航空摄影陀螺稳定平台的嵌入式计算机控制系统[J]. 朱涛,鲍德宁,许江宁,卞鸿巍. 中国惯性技术学报. 2002(03)
[10]运动控制系统中PID调节器设计[J]. 董谦,谢剑英. 电气自动化. 2001(06)
博士论文
[1]水面武器操瞄系统稳定平台姿态测量及控制技术研究[D]. 陆建山.南京理工大学 2013
[2]基于创新技法的机构拓扑结构若干问题研究[D]. 刘江南.湖南大学 2012
[3]小型车载稳定平台控制方法研究[D]. 陈爱武.中国矿业大学（北京） 2011
[4]基于神经网络的机载三轴稳定平台控制系统算法应用研究[D]. 董岩.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略[D]. 陈益.南京理工大学 2010
[6]交流伺服系统控制参数自整定策略研究[D]. 陈鹏展.华中科技大学 2010
[7]大负载光电稳定平台技术研究[D]. 雷金利.长春理工大学 2009
[8]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
[9]舰载多功能火箭炮系统分析与研究[D]. 王锋.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]基于动调陀螺的双轴稳定平台控制系统研究[D]. 吴晨.南京理工大学 2014
[2]数字式双轴陀螺稳瞄控制系统设计[D]. 杨阳.南京理工大学 2013
[3]两轴稳定平台的设计与实现[D]. 徐友清.南京理工大学 2012
[4]水面浮动平台实时稳定技术研究[D]. 金振逸.南京理工大学 2012
[5]两自由度舰载并联稳定平台的设计与仿真研究[D]. 鲍晓华.燕山大学 2011
[6]水面稳定平台测控系统研究[D]. 郭惜久.南京理工大学 2011
[7]基于模糊控制的多电机同步控制系统研究[D]. 刘波.武汉理工大学 2009
[8]无人机飞行PID控制及智能PID控制技术研究[D]. 李玮.南京理工大学 2004
本文编号：3258350
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１串联开链?图２．２单环闭链??图２．１所示为典型的串联开链式，其典型代表为工业生产用的机械臂；图２．１所示??
姿信息反馈，控制伺服驱动系统改变机构姿态，保证台体稳定。此种驱动精度高，响应??快，但成本较高。??主动式稳定平台按照拓扑结构又可分为两类，一类为串联开链式，如图２．３所示，??一般由电机直接驱动或者电机连接减速器作为驱动方式，另一类为多闭环并联式，如图??２．４所示，由电动缸或液压缸作为驱动方式。??稳定平面?７?？?＼??祭?＇風??图２．５串联框式?图２．６并联链式??对于图２．５所示串联双框式平台，其有＾＾下特点；具有恒定的传动比，纵摇和横摇??相独立，互不干扰，因此便于控制算法的设计。利于小型化设计，重量较轻，但是由于??它的一轴息要作为另一轴的负载，因此总体负载较小。??对于图２．６所示的多闭环并联式平台，其有Ｗ下特点：滚珠丝杠副能提供很大的传??动比，因此一方面由于电机功率的减小，在同等负载下，此种机构有利于减小稳定平台??的体积
?山??阁２．３并联闭链伸缩型?图２．４并联巧链回转型??而本文主要研究的稳定平台根据实际工作条件和工作要求，可按照驱动分为主动型??和被动型两种［２２］。??被动式稳定平台，台体安装陀螺，依靠陀螺自身惯性力矩稳定机构的姿态。这种结??构具有长期的稳定性，但是对于隔离高频干扰其响应存在一定滞后性。??主动式稳定平台，其主要由液压、电动作为驱动，通过空间姿态敏感元件对平台位??姿信息反馈，控制伺服驱动系统改变机构姿态，保证台体稳定。此种驱动精度高，响应??快，但成本较高。??主动式稳定平台按照拓扑结构又可分为两类，一类为串联开链式，如图２．３所示，??一般由电机直接驱动或者电机连接减速器作为驱动方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人机构结构综合方法的基本思想、特点及其发展趋势[J]. 杨廷力,刘安心,罗玉峰,杭鲁滨,沈惠平,石志新. 机械工程学报. 2010(09)
[2]Mobility of the Myard 5R Linkage Involved in “Gogu Problem”[J]. LIU Jingfang, HUANG Zhen, and LI Yanwen Robotics Research Center, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(03)
[3]惯性平台稳定回路的多环控制[J]. 周结华,彭侠夫,何栋炜. 福州大学学报(自然科学版). 2008(S1)
[4]并联机构卫星通讯稳定平台运动学分析[J]. 陈兵奎,赵骧,王永波. 重庆大学学报. 2008(09)
[5]基于Rodrigues参数的姿态估计算法[J]. 陈记争,袁建平,方群. 航空学报. 2008(04)
[6]一类非线性MIMO系统的模糊自适应输出反馈控制[J]. 佟绍成,曲连江. 控制与决策. 2005(07)
[7]姿态运动的Rodrigues参数描述[J]. 周江华,苗育红,王明海. 宇航学报. 2004(05)
[8]空间运动构件姿态的欧拉角表示[J]. 黄 真,李艳文,高 峰. 燕山大学学报. 2002(03)
[9]航空摄影陀螺稳定平台的嵌入式计算机控制系统[J]. 朱涛,鲍德宁,许江宁,卞鸿巍. 中国惯性技术学报. 2002(03)
[10]运动控制系统中PID调节器设计[J]. 董谦,谢剑英. 电气自动化. 2001(06)
博士论文
[1]水面武器操瞄系统稳定平台姿态测量及控制技术研究[D]. 陆建山.南京理工大学 2013
[2]基于创新技法的机构拓扑结构若干问题研究[D]. 刘江南.湖南大学 2012
[3]小型车载稳定平台控制方法研究[D]. 陈爱武.中国矿业大学（北京） 2011
[4]基于神经网络的机载三轴稳定平台控制系统算法应用研究[D]. 董岩.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略[D]. 陈益.南京理工大学 2010
[6]交流伺服系统控制参数自整定策略研究[D]. 陈鹏展.华中科技大学 2010
[7]大负载光电稳定平台技术研究[D]. 雷金利.长春理工大学 2009
[8]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
[9]舰载多功能火箭炮系统分析与研究[D]. 王锋.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]基于动调陀螺的双轴稳定平台控制系统研究[D]. 吴晨.南京理工大学 2014
[2]数字式双轴陀螺稳瞄控制系统设计[D]. 杨阳.南京理工大学 2013
[3]两轴稳定平台的设计与实现[D]. 徐友清.南京理工大学 2012
[4]水面浮动平台实时稳定技术研究[D]. 金振逸.南京理工大学 2012
[5]两自由度舰载并联稳定平台的设计与仿真研究[D]. 鲍晓华.燕山大学 2011
[6]水面稳定平台测控系统研究[D]. 郭惜久.南京理工大学 2011
[7]基于模糊控制的多电机同步控制系统研究[D]. 刘波.武汉理工大学 2009
[8]无人机飞行PID控制及智能PID控制技术研究[D]. 李玮.南京理工大学 2004
本文编号：3258350
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