[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

本發明公開了一種兩自由度電液運動平臺的高頻干擾力抑制方法，包括以下步驟：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；將矩陣J左乘信號Q₀；將r_d作為參考信號發生器模塊的輸入信號；將r_a作為積分器1模塊的輸入信號；將r_v作為積分器2模塊的輸入信號；計算抑制控制器模塊的輸出信號u；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。本發明可將兩自由度電液運動平臺橫搖自由度的位移輸出信號與位移參考信號的時域峰值誤差控制在3％以內，明顯提高了兩自由度電液運動平臺的控制精度。本發明的所有步驟均可通過軟件編程實現，易于采用計算機數字控制實現。

技術領域

本發明涉及電液運動平臺控制技術，特別涉及一種兩自由度電液運動平臺的高頻干擾力抑制方法。

背景技術

多自由度電液運動平臺通過模擬多個自由度的運動，廣泛應用于運動模擬、并聯機床等領域。隨著科技的進步，多自由度運動平臺的應用場景不斷拓展和深化，各個領域對運動平臺控制精度的要求越來越高。

兩自由度電液運動平臺由兩套閥控缸機構驅動，具有橫搖和縱搖兩個運動自由度。在運動過程中，電液運動平臺會因基礎彈性、負載彈性以及柔性連接而產生干擾力，且伺服閥本身存在零偏，這些干擾因素極大降低了兩自由度電液運動平臺的控制精度。傳統控制方法未考慮伺服閥動態特性的影響，導致其在高頻工作條件下抑制干擾力的能力嚴重降低，控制精度嚴重下降。以電液運動平臺沿橫搖自由度運動為例，分析表明，在高頻工作條件下，采用傳統控制方法時，橫搖自由度的位移輸出信號與位移參考信號的時域峰值誤差約為10％，嚴重影響了電液運動平臺的控制精度。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要提出一種兩自由度電液運動平臺的高頻干擾力抑制方法，在高頻工作條件下能夠同時抑制干擾力和伺服閥零偏對電液運動平臺的影響，可以有效提高電液運動平臺的控制精度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

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、支座、上平臺和下平臺；所述的兩個垂直向閥控缸機構分別為1號閥控缸機構和2號閥控缸機構；所述的1號閥控缸機構和2號閥控缸機構的下端分別通過各自的球鉸與下平臺連接、上端分別通過各自的球鉸與上平臺連接，所述的上平臺通過大虎克鉸與支座相連，所述的支座下端與下平臺固定連接。所述的上平臺繞大虎克鉸中心進行橫搖和縱搖運動。

設大虎克鉸中心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號閥控缸機構及2號閥控缸機構上端球鉸中心的連線的中心；OZ軸正方向垂直指向下平臺；OX、OY及OZ三個坐標軸的方向滿足右手定則。d₁為1號閥控缸機構與2號閥控缸機構上端球鉸中心的連線距離的一半，d₂為大虎克鉸中心與1號閥控缸機構上端球鉸中心的連線在OX軸上的投影長度。1號閥控缸機構和2號閥控缸機構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。

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。