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水下柔索驱动悬挂式升降平台控制研究
| 论文题名： | 水下柔索驱动悬挂式升降平台控制研究 |
| 关键词： | 减压水池;升降平台;四绳驱动超静定平行力系;控制策略 |
| 摘要： | 弹射体在水中运行时受流体动力影响十分复杂，对其水动力学特性和空泡研究多采用风洞、水洞试验和数值模拟两种方法。风洞、水洞试验最为有效，但由于弹道距离短，运行速度快，获取的试验数据十分有限。减压水池试验的研制实现了高相似环境模拟条件下延长弹射体水下运行距离，利用高速摄像机获取弹射体运动数据为理论研究提供试验支撑。升降平台需搭载试验体频繁升降，其安全可靠运行是提高弹射试验效率，保证产品安全的关键。减压水池减压环境搭建成本高、工作环境恶劣，因此研制升降平台控制系统，实现安全可靠的远程遥控操作十分重要。 本文针对升降平台准确稳定控制，开展升降平台对象特性分析和控制两大问题的研究。在对升降平台控制性能、运行工况深入分析基础上，设计了一套可靠性高、安全实用的控制策略和算法，并通过理论建模、数学仿真和试验验证相结合的方法进行验证评估。 升降平台系统在拓扑结构上可认为是一悬挂式四绳驱动超静定平行力系系统，基于四驱动力六自由度机器人学运动分析，进一步研究其平行力系超静定性质、刚柔耦合性质。从控制对象、执行机构和传感反馈三个角度定性、定量描述了影响系统控制性能的物理约束。借助计算机仿真软件表示驱动绳长与升降平台位姿非线性映射关系，结合升降平台具体运动工况进行控制策略和算法设计。面向工程实践，比较分析多种调平方案，确定了“粗调+精调”调平策略。执行机构底层封装，选用“多功能变频器+电机”模块化控制提高系统可靠性。执行机构指令信号由基于绳长空间交叉耦合偏差，工作空间深度偏差及绳拉力均方上限约束三部分组成。 完成了升降平台控制系统设计和开发，通过单项试验、半实物仿真、系统联调及水池试验获取平台运动过程试验数据，为后续参数调整、模型算法优化提供支撑，升降平台对象特性分析、控制策略算法理论研究能较好指导工程实践，具有实用价值。 |
| 作者： | 冯璐璐 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 唐国元;徐国华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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