电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究作者姓名李继东学科专业机械电子工程指导教师高英杰教授2015年5月-I-中图分类号：TH137.9学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究硕士研究生：李继东导师：高英杰教授申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-II-AMaster’sDissertationinMachanicalandElectronicEngineeringTHECONTROLRESEARCH

2、OFTHEELECTRO-HYDRAULIC6DOFPARALLELSHIPMOTIONSIMULATORbyLiJidongSupervisor:ProfessorGaoYingjieYanshanUniversityMay，2015-III-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作

3、者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《电液伺服并联六自由度船舶模拟器控制研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要摘要随

4、着世界航海事业和造船的发展，船舶运动模拟器也应运成为以一种发展极为迅速，应用广泛的运动模拟器。它能在实验室内将船舶在海面上的各种姿态复现出来，通过模拟各级海况，对研究晕船病提供了便利的实验条件；也可以作为船舶运动学研究的实验设备，将舰载武器和设备安装在船舶模拟器上进行陆地实验，具有节能、可控、安全、经济等优点，鉴于船舶模拟器的诸多优点，对于它的研究很早就受到高度重视。本文中的并联六自由度船舶模拟器采用Stewart机构作为运动平台，并采用液压伺服驱动方式。通过控制六个阀控液压缸的长度变化来改变上平台的位姿，从而实现模拟船舶在海浪作用下俯仰、滚转、升降等运动。首先，分析了海浪的运动规律，建

5、立了海浪运动和Stewart上平台运动之间的函数关系。得到了船舶在不规则波中的运动规律和参数。阐述并联机构的反解理论，建立了船舶轨迹的反解模型，运用matlab编程编制了的运动学反解程序，计算出各杆的长度，对船舶的基本运动轨迹进行了轨迹规划，形成了模拟轨迹运动库，并对Stewart平台机构并联应用Pro/ENGINEER建立了三维的模型，并通过运动仿真，验证了反解理论的正确性。其次，对Stewart平台的进行了详细的动力学分析，建立了完整的动力学模型，并运用Matlab对模型进行了动力学仿真分析计算，对针对几种预定轨迹，进行实例分析，得到了各个液压缸干扰力变化曲线，为电液伺服系统建模提供

6、了可靠的数据；本文还分析了船舶模拟器电液伺服系统，并建立了阀控非对称缸数学模型，运用Simulink进行仿真，分析了系统模型的特性，并以此为根据设计了船舶模拟器单通道改进的PID控制器，引入同步控制思想设计了六通道协同运动控制器。再次，以Stewart平台为实验对象，通过电气原理设计，接线图设计、现场接线、数据采集卡选型购买安装完成了实验所需的所有硬件设计选型安装。运用Labview图形化编程语言将控制算法编入程序，采用工控机对Stewart平台的电液伺服系统进行控制，并进行现场调试，对已规划的轨迹进行实验跟踪模拟，实现对于平台的协调控制。-V-燕山大学工学硕士学位论文关键词：船舶模拟器

7、；Stewart平台；轨迹规划；电液伺服系统；轨迹模拟；协调控制-VI-AbstractAbstractWiththedevelopmentoftheworld'smaritimeindustryandshipbuildingindustry,Shipmotionsimulatorcanalsobeshippedtoanextremelyrapiddevelopmentandhasbecomewidelyusedintheareao