水下试验平台柔索驱动电液同步控制研究.pdf

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1、液压与气动2015年第4期doi：10．11832／j．issn．1000-4858．2015．04．015水下试验平台柔索驱动电液同步控制研究赵春城，徐国华，陈莺，金奎(华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉430074)摘要：针对液压系统非线性、参数不确定及外负载扰动影响柔索驱动系统多台液压绞车同步性能的问题，提出了基于模型参考模糊自适应的同步控制策略。分析了柔索驱动系统的结构，建立了平台运动方程和液压控制系统数学模型，最后设计了模糊自适应机构。仿真结果表明该控制策略提高了系统的同步性能，现场试验验证了驱动方案设计的合理性及控制策略的有效性。关键词：柔索驱动；

2、电液同步控制；模型参考模糊自适应中图分类号：TH137；rI’P273文献标志码：B文章编号：1000-4858(2015)04-0068-05Electro·-hydraulicSynchronousControlforCable--drivenUnderwaterTestPlatformZHAOChun—cheng，XUGuo-hua，CHENYing，JINKui(SchoolofNava1ArchitectureandOceanEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan，Hubei43

3、0074)Abstract：Thesynchronizationperformanceofmultiplehydraulicwinchesinthecable-drivensystemisaffectedbynonlinearity，parameteruncertaintyandexternalloaddisturbanceinhydraulicsystem．Inordertosolvethisprob-lem，asynchronizationcontrolstrategyisproposedbasedonthemodelreferencefuzzyadaptive

4、contro1．Thestrnc-tureofcable—drivensystemisanalyzed，andthemotionequationsofplatformandmathematicalmodelofhydrauliccontrolsystemareestablished．Finally，thefuzzyadaptivemechanismisdesigned．Simulationresuhsshowthatthesynchronizationperformanceisimproved．Fieldtestsverifythatthedrivenschemes

5、arereasonableandthecontrolstrategyisefective．Keywords：cable—driven，electro-hydraulicsynchronouscontrol，modelreferencefuzzyadaptivecontrol引言制利用模糊逻辑实时调整PID参数，不依赖被控对象水下试验平台长50m、宽18m、高2．4m，满载水的精确数学模型，使系统输出精确跟踪参考模型的输总质量2300余吨，功能是搭载水下试验装备、进行水出，能适应被控对象的非线性和参数时变⋯。下无人作业。平台采用有缆无人遥控模式，由4根柔本研究分析了平

6、台柔索驱动结构，建立了平台运性钢缆牵引下潜至水下4O～60m作业深度，钢缆由4动方程和液压控制系统数学模型，针对各绞车性能不台水下大负载液压绞车同步控制收放。从平台运动稳一致而产生同步误差的问题，提出了模型参考模糊自定性和设备器件安全性考虑，技术设计要求平台下潜适应同步控制策略，设计了模糊自适应机构。仿真结和上浮过程中纵横倾角控制在±2。以内，这就对4台果表明该控制策略有效提高了系统的自适应能力和液压绞车的同步性能提出了较高要求。然而，液压绞车浸泡在湖水中，工作环境恶劣。液收稿日期：2014-08-05压系统存在非线性、参数不确定及外负载扰动影响，各基金项目：国防条

7、保重大专项(026114024)绞车性能不一致从而产生同步误差，传统PID控制方作者简介：赵春城(1989一)，男，山东临沂人，硕士研究生，研法难以获得较好的同步性能。模型参考模糊自适应控究方向为水下机器人控制技术。2015年第4期液压与气动69同步性能，现场试验结果验证了该控制策略的有效性。1柔索驱动结构水下试验平台由长方壳体、压载水系统、液压绞车、柔性钢缆、定位锚桩等组成。柔索驱动结构如图1图2平台纵垂面受力分析所示，在平台甲板表面A、A、A3、A4点分别布置1台液压绞车，B、B：、B、B点分别为预抛在湖底的定位平台的运动方程在动坐标系中进行求解。定义动锚桩