水下试验平台高精度定位系统研究.pdf

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1、水下试验平台高精度定位系统研究——曾志林徐国华徐兵等水下试验平台高精度定位系统研究曾志林徐国华徐兵赵春城1．华中科技大学，武汉，4300742．武汉船用机械有限责任公司，武汉，430084摘要：针对水下试验平台快速下潜及精确调平的需求，设计了一种具有粗调和微调工作模式的水下高精度液压位置伺服系统。分析了液压系统的基本组成及原理，建立了其位置控制模型。采用自适应反步控制设计方法克服了液压系统的参数不确定性和非线性。选用最低点不动的追逐式控制策略，避免了液压系统在平台下潜和调平过程中出现的超越负载工况。仿真和试验结果表明，所设计的控制器具有良好的鲁棒性，液压系统能够实现高精

2、度位置伺服控制。关键词：液压位置伺服系统；超越负载；自适应反步控制；最低点不动中图分类号：TP242．3D0I：10．3969／j．issn．1004—132X．2014．08．006ResearchonHigh—precisionPositioningSystemofanUnderwaterPlatformZengZhilinXuGuohuaXuBingZhaoChuncheng1．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan，4300742．WuhanMarineMachineryPlantCo．，Ltd．，Wuhan

3、，430084Abstract：Ahighprecisionunderwaterhydraulicpositionservosystemwithcoarseandfinetuneworkmodewasdesignedforquickdivingandhighprecisionlevelingofanunderwaterexperimentalplatform．Thebasiccompositionandprinciplesofthehydraulicsystemwereanalyzed，andthepositio—ningmodelwasestablished．Anad

4、aptivebacksteppingcontrolmethodwasusedtoovercomethepara—metricuncertaintyandnonlinearcharacteristicsofthehydraulicsystem．Inordertoavoidtheover—runningloadconditionsofthehydraulicsystemduringthedivingandlevelingprocesses．the“lowestpointfixed”schemecalled“chase”waschosen．Thesimulationandex

5、perimentalresultsindicatetherobustnessofdesignedcontroller，andthehydraulicsystemcanrealizehighprecisionpositionservocontro1．Keywords：hydraulicpositionservosystem；over—runningload；adaptivebacksteppingcontrol；low—estpointfixed0引言统。试验平台主要由平台本体、液压绞车、钢缆、液压伺服系统具有响应快、功率体积比大等重力锚组成。平台本体具有正浮力，绞车通过

6、钢优点，在实际工程中获得了广泛的应用，但液压伺缆与4个重力锚相连，钢缆在平台本体浮力作用服系统的内部参数和外部负载力的不确定性，给下张紧形成张力腿，实现平台的水下可靠定位。平台的4个角安装有4个深度传感器，甲板中心其高精度控制的实现带来了一定困难。针对液压点安装有1个倾角传感器，可实时获取平台的深位置伺服系统的精确控制，很多学者对各种控制度及倾角。根据平台的深度和倾角，进行并联机算法进行了深入研究。文献[1—2]针对电液伺服器人运动学反解，以获得各个驱动关节的控制量，非线性系统的参数不确定性和模型不确定项，基通过控制作为驱动关节的液压绞车，实现平台的于Lyapunov稳

7、定方法，提出了适用于电液伺服下潜和调平]。系统的非线性鲁棒自适应控制策略。文献[3—4]根据平台的工作特点，选用定量泵配定量马针对控制输入前具有不确定系数的电液伺服位置达的阀控液压系统，其中，马达具有大排量和小排系统精确跟踪控制问题，提出了一种改进的自适量两种工作模式。下潜过程中，为了实现平台快应反步控制器设计方法，有效解决了由于系统模速下潜，马达设定处于高压、小排量模式，将此模型在控制输入前存在不确定系数而导致参数自适式定义为液压绞车粗调模式；调平过程中，为了实应律包含控制量嵌套的问题。现平台精确调平，马达设定处于低压、大排量模本文针对