关键词:
六自由度
并联运动平台
运动学
路面谱
模糊PID控制
摘要:
坦克火控系统的稳定精度是坦克综合性能测评时的一项重要指标,它代表了坦克对目标实施精准打击的能力。六自由度并联运动平台被用于坦克火控系统稳定精度测试时,具有运动精度高、承载能力强、结构简单等优点。将坦克火控系统相关传感元件安装在六自由度并联运动平台上进行调试,能够有效地降低测试成本和试验周期。本文以坦克火控系统六自由度并联运动平台为研究对象,从多方面对平台进行分析并建立仿真模型,在此基础上完成对平台的整体设计及控制策略研究。(1)简述了六自由度并联运动平台的整体结构,建立了上下平台的空间坐标系,通过使用齐次坐标变换矩阵建立了上下平台空间坐标系的映射关系,计算得出上平台部分的位姿反解方程,进而求解出速度与加速度的反解。对平台的动力学研究是利用拉格朗日动力学方程进行计算,依据上述理论分析的结果完成对平台的结构设计。(2)根据所设计的六自由度并联运动平台的结构,在Matlab/Simulink环境中搭建平台系统仿真模型,分析平台仿真系统重要模块的功能及设计构建方法,包括杆长计算模块、PID控制模块、执行机构模块等,对平台仿真系统进行静态验证与动态仿真,证明平台仿真系统具有准确性与稳定性,能够满足火控系统测试的要求。(3)分析影响火控系统的因素,分析路面谱的结构及路面功率谱密度函数与路面分级标准,基于白噪声法在Simulink中完成路面谱建模,并将其作为影响因素输入平台仿真系统,分析系统在路面谱作用下的运动特性,包括同等级路面谱激励下坦克以不同速度行驶与不同等级路面谱激励下坦克以相同速度行驶两种情况,得出结论路面谱等级越高,行驶速度越快,上平台定点(实际火炮轴线)的位置波动越大。(4)分析六自由度并联运动平台的控制方案,对常规PID控制与模糊PID控制两种控制方法进行对比分析,基于平台系统设计相应的模糊PID控制器,构建模糊PID控制器仿真模型,将其加载入六自由度并联运动平台系统中,与常规PID控制的结果进行对比,结果表明在模糊PID控制器作用下上平台定点坐标的波动范围减小,同时平台系统的杆长变化曲线更加平滑,验证了模糊PID控制策略具有更高稳定性。通过以上对六自由度并联运动平台的理论分析及仿真模拟,完成了坦克火控系统六自由度并联运动平台设计与控制研究,对实际应用在坦克火控系统精度检测中的六自由度并联运动平台的设计与控制提供了理论参考。