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 |