付彦琨,吴恩启,徐紫红,应峥嵘

(上海理工大学 机械工程学院,上海　200093)



船载稳定平台运动学分析与仿真

付彦琨,吴恩启,徐紫红,应峥嵘

(上海理工大学 机械工程学院,上海200093)

摘要根据船舶航行特点,提出了一种船载框架式稳定平台,以隔离海浪波动对船载仪器的影响。对稳定平台进行运动学分析,建立了纵摇框架和驱动电机之间运动的数学模型,通过求解数学模型,确定出两者之间最优运动线性关系;利用空间矩阵法推导出稳定平台执行端边界点的位置方程,得到稳定平台的工作空间;对稳定平台进行运动仿真,仿真结果验证了稳定平台设计的合理性和可靠性。

关键词稳定平台;位置方程;运动学分析;建模仿真

船舶在海洋中航行时,受到风浪的影响,会产生具有一定幅值与频率的波动,使得船载设备和仪器产生不同程度的纵摇及横摇运动,从而制约其工作性能,因此需要借助船载稳定平台隔离这种扰动的影响[1-2]。常用的船载稳定平台主要由执行端、基体和液压驱动系统组成,是以Stewart平台为基础发展而来的[3],属于多自由度并联机构。多自由度并联机构的高承载力和高动态性虽然能满足使用要求,但在动力学和控制方面仍存在许多问题[4-6]。动力学方面,位置正解的复杂性会增加初期的计算量,从而使设计周期变长。控制方面,需解决的冗余驱动输入引起的冗余力和运动耦合效应对机构工作精度的影响[7]。近年来,国内外对并联机构的研究,集中在降低位置正解复杂性和研究提高机构工作性能的控制策略等方面,取得了一定进展,但主要针对六自由度并联机构[8-10],对少自由度并联机构研究处于发展阶段。……