提高六自由度运动平台动态性能的控制方法研究

摘要

六自由度平台的动态性能是其重要的技术指标之一。本文通过研究液压伺服系统的控制方法，进而改善基于液压驱动的六自由度平台的动态性能，为研制高水平的模拟器奠定了基础。
　　 本文首先分析了六自由度平台的结构及运动特点，推导出了平台单回路的数学模型及控制器模型，并利用AMESim液压系统仿真软件建立了单回路运动控制系统的仿真模型，为平台控制策略的研究提供了保证。通过对PID控制、带有压力反馈补偿的PID控制以及鲁棒H∞三种控制方法的仿真分析和实验分析，可以得出：⑴第一种控制方法具有简单、可靠性高、易于实现的特点，但是无法满足平台作高频(>1Hz)运动时动态指标的要求，且抗负载扰动能力差；⑵第二种控制方法可以提高液压系统的阻尼比和固有频率，增加系统的运动平滑性与响应快速性，却同样存在着抗负载扰动能力差的弱点；⑶第三种控制方法在试验中表现了很好的抗负载扰动能力，其不足在于无法显著地提高系统的动态响应速度。因此，单纯地采用任何一种控制方法，难以理想地提高系统的动态性能。提出了一种带有压力反馈补偿的鲁棒H∞控制方法。仿真与试验表明，此种控制方法可以使平台系统具有较好的响应速度、运动精度及鲁棒性，并且平台系统的位姿响应频宽从1Hz提升到了5Hz。