[發明專利]一種兩自由度電液運動平臺的高頻干擾力抑制方法

在審

• 申請號: 202210435634.4
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114995114A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 關廣豐;范大莽;熊偉;王海濤;馬文琦
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

1.一種兩自由度電液運動平臺的高頻干擾力抑制方法，所述的兩自由度電液運動平臺包括兩個垂直向閥控缸機構、大虎克鉸(4)、支座(3)、上平臺(5)和下平臺(6)；所述的兩個垂直向閥控缸機構分別為1號閥控缸機構(1)和2號閥控缸機構(2)；所述的1號閥控缸機構(1)和2號閥控缸機構(2)的下端分別通過各自的球鉸與下平臺(6)連接、上端分別通過各自的球鉸與上平臺(5)連接，所述的上平臺(5)通過大虎克鉸(4)與支座(3)相連，所述的支座(3)下端與下平臺(6)固定連接；所述的上平臺(5)繞大虎克鉸(4)中心進行橫搖和縱搖運動；

設大虎克鉸(4)中心O為控制點，在控制點建立OXYZ坐標系；OX軸正方向由O點指向1號閥控缸機構(1)及2號閥控缸機構(2)上端球鉸中心的連線的中心；OZ軸正方向垂直指向下平臺(6)；OX、OY及OZ三個坐標軸的方向滿足右手定則；d₁為1號閥控缸機構(1)與2號閥控缸機構(2)上端球鉸中心的連線距離的一半，d₂為大虎克鉸(4)中心與1號閥控缸機構(1)上端球鉸中心的連線在OX軸上的投影長度；1號閥控缸機構(1)和2號閥控缸機構(2)中各元件結構參數相同，A為液壓缸活塞與活塞桿之間的環形有效面積、V_t為液壓缸兩腔總容積、K_c為伺服閥流量壓力系數、C_tc為液壓缸總泄漏系數、K_q為伺服閥流量增益；

其特征在于：具體的抑制方法，包括以下步驟：

A、定義兩自由度電液運動平臺的兩自由度位移參考信號為Q₀，Q₀為2×1列向量，表達式為：

Q₀＝[Rx₀ Ry₀]^T

式中，Rx₀為橫搖自由度的位移參考信號，Ry₀是縱搖自由度的位移參考信號，上標T表示向量轉置；

B、將矩陣J左乘信號Q₀，輸出信號記為r_d，r_d為2×1列向量，計算公式為：

r_d＝JQ₀

矩陣J的表達式為：

C、將r_d作為參考信號發生器模塊的輸入信號，輸出信號記為r_a，r_a為2×1列向量，計算公式為：

式中，s為拉普拉斯變換中的復變量，f₁、f₂均為轉折頻率，且f₁f₂；

D、將r_a作為積分器1模塊的輸入信號，輸出信號記為r_v，r_v為2×1列向量，計算公式為：

E、將r_v作為積分器2模塊的輸入信號，輸出信號記為r_x，r_x為2×1列向量，計算公式為：

F、采集1號閥控缸機構(1)中液壓缸活塞桿的位移信號x₁、速度信號v₁、加速度信號a₁、液壓缸兩腔的壓差信號P_L1、伺服閥閥芯位移x_v1，采集2號閥控缸機構(2)中液壓缸活塞桿的位移信號x₂、速度信號v₂、加速度信號a₂、液壓缸兩腔的壓差信號P_L2、伺服閥閥芯位移x_v2，令：

x＝[x₁ x₂]^T

v＝[v₁ v₂]^T

a＝[a₁ a₂]^T

P_L＝[P_L1 P_L2]^T

x_v＝[x_v1 x_v2]^T

將信號r_x、r_v、r_a、x、v、a、P_L、x_v作為抑制控制器模塊的輸入信號，計算抑制控制器模塊的輸出信號u，u為2×1列向量，計算公式為：

α₂＝mr_a-(mk₁+k₂)(v-r_v)-k₁k₂(x-r_x)-μ₃AP_ssat[k₁(x-r_x)+v-r_v]

式中，m為負載質量，P_s為油源供油壓力，β_e為液壓油體積彈性模量，f_v為伺服閥頻帶寬度，u_m為伺服閥額定驅動信號，k₁、k₂、k₃、k₄均為增益，μ₁、μ₂、μ₃、ε₁均為小于1的正數；其中，k₁、k₂、k₃、k₄、μ₁、μ₂、μ₃、ε₁均由工程師現場設置；sat(·)為飽和函數，計算公式為：

式中，Δ為小于1的正數，由工程師現場設置；

G、將抑制控制器模塊的輸出信號u作為兩個閥控缸機構的驅動信號，輸入到兩個閥控缸機構，驅動兩自由度電液運動平臺運動。