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传统稳定平台多因机械强度不足、驱动力小等原因无法满足承载重型负载的设计要求。基于对传统的串联稳定平台和并联稳定平台性能特点的研究,为满足重型舰载武器装备对稳定平台承载技术指标的要求,本文提出一种半球形重载稳定平台系统设计方案。半球形重载稳定平台能够在承载重型舰载武器设备的同时,能够隔离舰艇的横摇、纵摇运动产生的干扰。本文主要围绕半球形重载稳定平台隔离扰动原理、元器件选择、机械结构设计、有限元静力分析、系统建模仿真等方面展开研究。主要研究内容具体如下:(1)根据国内外传统稳定平台的发展状况,总结传统稳定平台的特点与不足。根据重载稳定平台的性能要求,提出了一种半球形重载稳定平台系统设计方案。(2)根据半球形重载稳定平台对驱动能力的要求,采用基于高速电磁开关阀的数字式液压马达作为半球形重载稳定平台的驱动元件。为了提高半球形重载稳定平台的稳定精度,采用光纤陀螺仪作为半球形重载稳定平台的惯性测量元件。鉴于半球形重载稳定平台属于无实际转轴稳定平台且工作环境存在油污污染情况,采用改装过的磁栅尺作为半球形重载稳定平台的角度测量元件。(3)机械结构设计是半球形重载稳定平台设计的基础,需设计的机械结构主要包括半球形机构、驱动机构、预紧固定装置、限位保护装置、液压支撑减震装置。根据半球形重载稳定平台对机械结构强度的要求,分别对半球形横滚机构、半球形传动机构和半球形俯仰机构进行有限元静力分析,并对不理想的部分进行改进。(4)对半球形重载稳定平台的各半球形机构之间的力矩耦合现象进行分析。确定半球形重载稳定平台的稳定方案为:位置环、速率外环与速率内环结合构成的三闭环稳定方案。分别建立光纤陀螺、磁栅尺、测速电机和数字式液压马达的数学模型,并根据半球形重载稳定平台的三闭环稳定方案,建立半球形重载稳定平台稳定方案的速率内环稳定回路、速率外环稳定回路、位置环稳定回路的数学模型。(5)通过分析未校正的半球形重载稳定平台的性能,分别通过SISOTOOL设计速率内环校正控制器GIV、速率外环校正控制器Gov和位置环校正控制器Gp。通过Simulink得到半球形重载稳定平台的仿真图,分析校正后半球形重载稳定平台的工作性能并得出结论。