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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
| 论文题名： | 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 |
| 关键词： | 船舶运动模拟器;液压驱动;建模仿真;控制策略;频率特性 |
| 摘要： | 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线性化控制策略。振动控制补偿方法中，基于系统传递函数，在外环设计前馈校正控制器，通过修正驱动信号，减小响应信号与期望信号的偏差，提高系统频宽。反馈线性化控制策略中，基于状态反馈抵消液压动力机构中的非线性环节，将其转换为线性系统，再采用极点配置方法，提升系统的动态性能指标。 论文第四章中，首先通过阶跃响应、正弦运动及频率特性分析等试验，验证液压六自由度平台非线性数学模型的有效性。然后基于频率特性分析，设计振动控制补偿环节，并通过正弦运动试验验证了控制策略的有效性。 |
| 作者： | 魏世伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 关广丰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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