[發明專利]隔振指向平臺模態解耦控制方法

在審

• 申請號: 202210919665.7
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115291516A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 徐振邦;徐安鵬;章輝;秦超;韓思凡
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 劉建偉

1.一種隔振指向平臺模態解耦控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

a.確定隔振指向平臺的設計要求，根據設計要求對構型進行設計優化，選擇鉸鏈類型及支腿致動器類型；

b.根據選擇的鉸鏈類型及支腿致動器類型，確定隔振指向平臺的構型參數以及設計參數；

c.根據確定的構型參數及設計參數，推導得到隔振指向平臺的動力學模型，從而確定廣義質量陣M(q)，廣義剛度矩陣K(q)，科氏力和離心力矩陣動坐標系到定坐標系的雅可比矩陣的轉置J^T，各個支腿的輸出力f_a；

d.根據得到的隔振指向平臺的動力學模型，通過無阻尼自由振動方程，計算模態轉換矩陣Ψ，利用模態轉換矩陣對廣義質量矩陣、廣義阻尼矩陣、廣義剛度矩陣進行模態解耦；

e.設計模態空間控制率，利用模態轉換矩陣將復雜的相互耦合的多自由度系統進行模態解耦轉換成單自由度系統，對于分別在模態空間設計指向控制率和隔振控制率達到隔振和精密指向特性，將所受到的擾動分為低頻擾動區間F_a，中頻擾動區間F_b和高頻擾動區間F_c，利用指向來抵消低頻擾動，利用主動隔振抵消中頻擾動，利用被動隔振特性抵消高頻擾動；

f.對指向穩定控制進行綜合設計，將指向和隔振控制進行結合得出最終控制力輸出，對隔振指向平臺進行指向穩定控制。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟a中：

選擇的鉸鏈類型為：上平臺與支桿連接的鉸鏈為圓弧型柔性球鉸，下平臺與支桿連接的鉸鏈為切口型柔性虎克鉸；支腿致動器類型為：音圈電機。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的構型參數以及設計參數包括：上鉸圓半徑R_p、下鉸圓半徑R_b、上平臺圓心角下平臺圓心角θ、上平臺位姿向量q、動坐標系在定坐標系中的高度H、上鉸點到上支腿質心的距離r_rci、下鉸點到下支腿質心的距離r_tci、負載質心高度z_cm、阻尼系數c彈簧片剛度k、上平臺質量m、上平臺繞動坐標系X軸轉動慣量I_xx、上平臺繞動坐標系Y軸轉動慣量I_yy、上平臺繞動坐標系Z軸轉動慣量為I_zz、上支腿質量m_rci、下支腿質量m_tci、上支腿在支腿坐標系下轉動慣量I_rci、下支腿在支腿坐標系下轉動慣量I_rci。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步驟c包括：

推導Stewart平臺的動力學模型，經過推導后其動力學模型簡化為：

其中：M(q)為廣義質量陣；K(q)為廣義剛度矩陣；為科氏力和離心力矩陣；J^T為動坐標系到定坐標系的雅可比矩陣的轉置，f_a為各個支腿的輸出力。