船载精密设备承载平台主动隔振与定位方法研究

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随着船载伺服驱动稳定平台的发展,使得精密设备在舰船上的应用成为可能,但是舰船由于发动机振动产生的中高频机械噪声以及海浪击打船体产生的低频扰动仍然是影响船载精密设备稳定运行的核心因素,因此研究具备低频定位与中高频隔振能力的承载平台技术是保证船载精密设备得以稳定工作的关键。本文采用从组件级到系统级的分析思路,明确了承载平台的结构设计方案;进一步建立了承载平台主动隔振系统的六自由度动力学模型,并根据模态理论明确了基于质心位置的六自由度模态解耦方法;提出了基于模态解耦方法的负载振动反馈和基座振动前馈的隔振控制策略。通过对船载稳定平台实际工作台面的影响分析,确定了定位控制带宽,提出了以水平向三自由度质心相对位置控制方法为主,垂向各支撑点相对位置控制方法为辅的定位策略;基于数学仿真软件创建了单自由度主动控制的仿真模型,进而提出“先开定位后开隔振,限制定位带宽”的混合控制器参数整定方法,解决了定位与隔振之间对系统刚度要求的固有矛盾,验证了定位与隔振混合控制的可行性与有效性。明确了主动隔振与定位混合控制器的实现方案,其中包括基于物理模型的绝对速度前馈控制器,相对位置定位控制器以及绝对速度反馈控制器的具体实现;并基于系统稳定性分析设计了各环路基于频域的参数整定方案。此外,设计并实现了主动控制器的软件。在实验环境下搭建了承载平台系统,分别验证了系统的定位性能与隔振性能,并且通过定位与隔振的混合控制实验验证了控制方案的有效性。最终实验结果表明,承载平台可以有效保证定位性能的同时具备显著的振动抑制效果。
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