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一种两自由度电液运动平台的高频干扰力抑制方法 

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申请/专利权人:大连海事大学

摘要:本发明公开了一种两自由度电液运动平台的高频干扰力抑制方法,包括以下步骤:定义两自由度电液运动平台的两自由度位移参考信号为Q0;将矩阵J左乘信号Q0;将rd作为参考信号发生器模块的输入信号;将ra作为积分器1模块的输入信号;将rv作为积分器2模块的输入信号;计算抑制控制器模块的输出信号u;将抑制控制器模块的输出信号u作为两个阀控缸机构的驱动信号,输入到两个阀控缸机构,驱动两自由度电液运动平台运动。本发明可将两自由度电液运动平台横摇自由度的位移输出信号与位移参考信号的时域峰值误差控制在3%以内,明显提高了两自由度电液运动平台的控制精度。本发明的所有步骤均可通过软件编程实现,易于采用计算机数字控制实现。

主权项:1.一种两自由度电液运动平台的高频干扰力抑制方法,所述的两自由度电液运动平台包括两个垂直向阀控缸机构、大虎克铰4、支座3、上平台5和下平台6;所述的两个垂直向阀控缸机构分别为1号阀控缸机构1和2号阀控缸机构2;所述的1号阀控缸机构1和2号阀控缸机构2的下端分别通过各自的球铰与下平台6连接、上端分别通过各自的球铰与上平台5连接,所述的上平台5通过大虎克铰4与支座3相连,所述的支座3下端与下平台6固定连接;所述的上平台5绕大虎克铰4中心进行横摇和纵摇运动;设大虎克铰4中心O为控制点,在控制点建立OXYZ坐标系;OX轴正方向由O点指向1号阀控缸机构1及2号阀控缸机构2上端球铰中心的连线的中心;OZ轴正方向垂直指向下平台6;OX、OY及OZ三个坐标轴的方向满足右手定则;d1为1号阀控缸机构1与2号阀控缸机构2上端球铰中心的连线距离的一半,d2为大虎克铰4中心与1号阀控缸机构1上端球铰中心的连线在OX轴上的投影长度;1号阀控缸机构1和2号阀控缸机构2中各元件结构参数相同,A为液压缸活塞与活塞杆之间的环形有效面积、Vt为液压缸两腔总容积、Kc为伺服阀流量压力系数、Ctc为液压缸总泄漏系数、Kq为伺服阀流量增益;其特征在于:具体的抑制方法,包括以下步骤:A、定义两自由度电液运动平台的两自由度位移参考信号为Q0,Q0为2×1列向量,表达式为:Q0=[Rx0Ry0]T式中,Rx0为横摇自由度的位移参考信号,Ry0是纵摇自由度的位移参考信号,上标T表示向量转置;B、将矩阵J左乘信号Q0,输出信号记为rd,rd为2×1列向量,计算公式为:rd=JQ0矩阵J的表达式为: C、将rd作为参考信号发生器模块的输入信号,输出信号记为ra,ra为2×1列向量,计算公式为: 式中,s为拉普拉斯变换中的复变量,f1、f2均为转折频率,且f1f2;D、将ra作为积分器1模块的输入信号,输出信号记为rv,rv为2×1列向量,计算公式为: E、将rv作为积分器2模块的输入信号,输出信号记为rx,rx为2×1列向量,计算公式为: F、采集1号阀控缸机构1中液压缸活塞杆的位移信号x1、速度信号v1、加速度信号a1、液压缸两腔的压差信号PL1、伺服阀阀芯位移xv1,采集2号阀控缸机构2中液压缸活塞杆的位移信号x2、速度信号v2、加速度信号a2、液压缸两腔的压差信号PL2、伺服阀阀芯位移xv2,令:x=[x1x2]Tv=[v1v2]Ta=[a1a2]TPL=[PL1PL2]Txv=[xv1xv2]T将信号rx、rv、ra、x、v、a、PL、xv作为抑制控制器模块的输入信号,计算抑制控制器模块的输出信号u,u为2×1列向量,计算公式为: α2=mra-mk1+k2v-rv-k1k2x-rx-μ3APssat[k1x-rx+v-rv] 式中,m为负载质量,Ps为油源供油压力,βe为液压油体积弹性模量,fv为伺服阀频带宽度,um为伺服阀额定驱动信号,k1、k2、k3、k4均为增益,μ1、μ2、μ3、ε1均为小于1的正数;其中,k1、k2、k3、k4、μ1、μ2、μ3、ε1均由工程师现场设置;sat·为饱和函数,计算公式为: 式中,Δ为小于1的正数,由工程师现场设置;G、将抑制控制器模块的输出信号u作为两个阀控缸机构的驱动信号,输入到两个阀控缸机构,驱动两自由度电液运动平台运动。

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