分析新型数字液压2自由度摇摆台建模与试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第47卷第3期机械工程学报VO1．47NO．32011年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb．201lDoI：lO．3901／JME．2011．O3．159新型数字液压2自由度摇摆台建模与试验研究水彭利坤肖志权2邢继峰曾晓华徐鑫(1．海军工程大学船舶与动力学院武汉430033：2．武汉纺织大学机电工程学院武汉430070)摘要：摇摆台广泛用于模拟舰船、车辆的运动姿态，在车船设备测试、驾驶模拟器等国防与民用领域都有重要的应用价值。基于此，针对自行研制

2、的模拟海洋环境的2自由度液压运动平台，介绍增量式步进电动机、四边滑阀、非对称液压缸、摇摆台架、同步反馈机构等构成的近似开环控制的系统结构和工作原理，建立其运动学和动力学方程，并通过状态方程描述阀控非对称液压缸换向时的跳变特性。在Matlab／Simulink中构建系统的非线性控制模型框图，将仿真与试验结果进行对比分析，表明了该数字液压摇摆台的可行性。关键词：2自由度摇摆台数字液压阀非线性控制模型非对称液压缸步进电动机中图分类号：TH137ModelingandExperimentStudyofaNovelDigita

3、lHydraulic2．DoFMotionPlatformPENGLikunXIAOZhiquanXINGJifengZENGXiaohuaXUXin。(1．SchoolofNavalArchitectureandMarinePower,NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033；2．SchoolofMechanicalandElectricEngineering，WuhanTextileUniversity,Wuhan430070)Abstract：Themotionplatf

4、ormiswidelyusedtosimulatethemovementofshipandvehicle，whichisofgreatvaluefortestingofshipandvehicleequipment，motionsimulatorfortrainingtosteer．Anoveldigitalhydraulic2-DOFmotionplatformforsimulatingmarineenvironmentisdeveloped．Thesystemconfigurationandoperatingpr

5、incipleapproximatingtoopenloopcontrolareintroduced，whichincludeincrementalsteppingmotor,four-edgeslideValVe，asymmetrichydrauliccylinderandstructureofmotionplatform，aswellassynchronousfeedbackmechanism．Thedetailedkinematicanddynamicequationsofeachcomponentareset

6、up，especiallythejumpcharacteristicsofvalve—controlledasymmetriccylinderisdescribedthroughthestateequation．ThenonlinearcontrolmodeldiagramofthesystemisestablishedinMatlab／Simulink．Comparativeanalysisofthesimulationandexperimentresultsprovesthefeasibilityofthedig

7、italhydraulicmotionplatform．Keywords：2-DOFmotionplatformDigitalhydraulicvalveNo~inearcontrolmodelAsymmetrichydrauliccylinderSteppingmotor2、3、4自由度的摇摆台【2】。在摇摆台的驱动技术0前言方面，一般采用伺服电动机或伺服液压两种方式驱动，伺服电动机驱动的摇摆台一般用在负载较小的摇摆台作为一种运动机构被广泛用来模拟舰场合【5】，而伺服液压驱动存在控制复杂、对油液精船、车辆、飞机的运

8、动姿态，在车船设备测试、驾度要求高的不足。本研究拟采用新型的数字液压技驶模拟器等国防和民用领域都有很高的应用价值。术来研制2自由度摇摆台。目前研究比较多的是6自由度摇摆台¨，但在很多步进电动机与某些液压零件可以组成数字滑场合下可能只需要其中某几自由度的运动，例如1、阀、数字式液压缸、数字液压马达、数字伺服阀等数字式机电液一体化装置，这类设计和应