一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法技术

本发明专利技术公开了一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，对所述液压缸进行开环调试；通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；任意摆动所述姿态传感器，先调试跟随运动，再调试补偿运动。优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能，降低现场调试的难度和缩短现场调试的周期。

A debugging method of six degree of freedom displacement compensation platform

The invention discloses a debugging method for the six degree of freedom displacement change compensation platform. Before assembling the six degree of freedom displacement and displacement compensation platform, the hydraulic cylinder is opened and debugged; the actual stroke of the hydraulic cylinder is the same as the setting stroke through the electronic ruler; the six hydraulic cylinders are adjusted jointly. Every hydraulic cylinder is adjusted by PID closed loop adjustment until the six hydraulic cylinders can achieve synchronous linear motion and mutual positive cosine curve motion; the attitude sensor that is arbitrarily swung, debug the following motion first, and then debug compensation motion. It optimizes the factory performance of six degree of freedom displacement compensation platform, reduces the difficulty of field commissioning and shortens the period of on-site commissioning.

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法
本专利技术涉及海上运输作业设备领域，尤其涉及一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法。
技术介绍
由于风浪的影响，海上作业的船舶会产生无规律的摇摆，这严重影响了工作人员在海上作业时的安全性。因此，常常通过设置六自由度位移变化补偿平台，通过调节六个液压油缸的伸缩和摇摆来实时补偿上平台的横摇、纵摇和升沉，从而使上平台保持平稳。但现有的六自由度位移变化补偿平台为在现场安装调试，调试周期长，调试难度大，而且受到现场环境条件的限制，往往调试准确度不佳，影响了多自由度平台的实际使用性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种优化六自由度位移变化补偿平台的出厂性能，降低现场调试的难度和缩短现场调试的周期的六自由度位移变化补偿平台的调试方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，通过控制器对六自由度位移变化补偿平台的液压缸和伺服阀进行调试，所述六自由度位移变化补偿平台由上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个液压缸组装成，一个所述液压缸由一个所述伺服阀驱动，所述控制器控制六个所述伺服阀，包括以下步骤：步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸分别通过对应地所述伺服阀接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下，所述控制器控制所述伺服阀的不同开度，对所述液压缸进行开环调试；直至所述液压缸的伸缩速度和伺服阀的开度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，则所述液压缸通过所述开环调试；步骤B，当六个所述液压缸均通过步骤A的调试后，在所述液压缸安装电子尺，所述控制器调试所述液压缸的伸缩行程，通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；步骤C，当六个所述液压缸均通过步骤B的调试后，所述控制器生成目标运动曲线，并控制所述液压缸跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压缸的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；步骤D，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤E，当六个所述液压缸均通过步骤D的调试后，将上平台、下平台和六个液压缸组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤F，当六个所述液压缸均通过步骤E的调试后，所述控制器设定上平台测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，检测所述上平台的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；步骤G，当六个所述液压缸均通过步骤F的调试后，所述控制器和姿态传感器建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同；再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。优选地，所述步骤D包括以下子步骤：步骤D1，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，任意两个所述液压缸进行联合调试，直至任意两个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤D2，当六个所述液压缸均通过步骤D1的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，以两个所述液压缸为一组，直至三组所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止。优选地，所述步骤C中的所述目标运动曲线为正弦运动曲线，所述PID闭环调节校正为所述控制器依次驱动六个所述液压缸做正弦运动，以确定六个所述液压缸分别对应的PID闭环控制中的比例增益Pi、积分增益Ii和微分增益Di，其中(i＝1,2,...,6)，包括以下子步骤：步骤C1，确定PID闭环控制中的微分增益Di为零；步骤C2，设定积分增益Ii＝0，驱动所述液压缸做正弦运动，并且比例增益Pi由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，比例增益Pi逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前比例增益值Mi，并确定所述比例增益Pi的大小为所述当前比例增益值Mi的60％～70％；步骤C3，确定所述比例增益Pi的大小后，驱动所述液压缸做正弦运动，并且积分增益Ii由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，积分增益Ii逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前积分增益值Νi，并确定所述积分增益Ii的大小为所述当前积分增益值Νi的150％～180％。优选地，所述步骤F中，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩的过程为：步骤F1，在所述上平台建立静坐标系OXYZ，选取所述上平台的外接圆的圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台建立动坐标系O′X′Y′Z′，选取所述下平台的外接圆的圆心为动坐标系原点，定义初始状态为动坐标系原点O′和静坐标系原点重合O，和所述控制器存储六个所述液压缸的下铰接点Bi与上铰接点Ai之间的初始长度Li，其中(i＝1,2,...,6)；步骤F2，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线，获得所述上平台在所述上平台测试运动曲线中各个时刻的沿着X、Y、Z三个轴的预期线位移量q1、q2、q3和绕X、Y、Z三个轴的预期角位移量q4、q5、q6，共生成所述上平台上六个自由度的位移量；步骤F3,所述控制器根据所述上平台在所述上平台测试运动曲线中各个时刻的预期线位移量q1、q2、q3和预期角位移量q4、q5、q6；求出六个所述液压缸的下铰接点Bi在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点Ai在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；步骤F4,所述控制器通过转换矩阵T，求出所述上铰接点Bi在动坐标系的坐标值转换到静坐标系中的矩阵Ci＝T·B，进而计算出所述上铰接点Bi和所述下铰接点Ai的距离di以及所述液压缸3的预期伸缩量Δdi，其中步骤F5,所述控制器控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述液压缸的活塞杆运动直至达到对应的预期伸缩量Δdi，检通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和预期伸缩量Δdi相同，从而判断所述上平台的实际运动曲线是否和所述上平台测试运动曲线相同。优选地，所述步骤F1中还设定所述上平台的半径为Ra，下平台的半径为Rb，上平台和下平台之间的初始高度为H，两铰接点的中垂线的夹角为120°，铰接点与坐标轴的夹角为αi；步骤F3中，所述下铰接点Bi在动坐标系的坐标值为所述上铰接点Ai在静坐标系的坐标值为优选地，所述步骤G中，调试跟随运动过程为：步骤G1，所述控制器获取所述姿态传感器的沿着X、Y、Z三个轴的线位移量p1、p2、p3和绕X、Y、Z三个轴的角位移量p4、p5、p6，共生成所述姿态传感器上六个自由度的位移量；步骤G2，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤G1中的六个自由度的位移量，求出六个所述液压缸的下铰接点Bi在动坐标系的坐标值，和求出六个所述液压缸的上铰接点Ai在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；步骤G3,所述控制器通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，通过控制器对六自由度位移变化补偿平台的液压缸和伺服阀进行调试，所述六自由度位移变化补偿平台由上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个液压缸组装成，一个所述液压缸由一个所述伺服阀驱动，所述控制器控制六个所述伺服阀，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸分别通过对应地所述伺服阀接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下，所述控制器控制所述伺服阀的不同开度，对所述液压缸进行开环调试；直至所述液压缸的伸缩速度和伺服阀的开度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，则所述液压缸通过所述开环调试；步骤B，当六个所述液压缸均通过步骤A的调试后，在所述液压缸安装电子尺，所述控制器调试所述液压缸的伸缩行程，通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；步骤C，当六个所述液压缸均通过步骤B的调试后，所述控制器生成目标运动曲线，并控制所述液压缸跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压缸的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；步骤D，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤E，当六个所述液压缸均通过步骤D的调试后，将上平台、下平台和六个液压缸组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤F，当六个所述液压缸均通过步骤E的调试后，所述控制器设定上平台测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，检测所述上平台的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；步骤G，当六个所述液压缸均通过步骤F的调试后，所述控制器和姿态传感器建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同；再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。...

【技术特征摘要】
1.一种六自由度位移变化补偿平台的调试方法，通过控制器对六自由度位移变化补偿平台的液压缸和伺服阀进行调试，所述六自由度位移变化补偿平台由上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个液压缸组装成，一个所述液压缸由一个所述伺服阀驱动，所述控制器控制六个所述伺服阀，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，在组装所述六自由度位移变化补偿平台前，将六个所述液压缸分别通过对应地所述伺服阀接通油路，在油路液压为1Mpa～3Mpa的情况下，所述控制器控制所述伺服阀的不同开度，对所述液压缸进行开环调试；直至所述液压缸的伸缩速度和伺服阀的开度相匹配，并且所述液压缸伸缩过程流畅时，则所述液压缸通过所述开环调试；步骤B，当六个所述液压缸均通过步骤A的调试后，在所述液压缸安装电子尺，所述控制器调试所述液压缸的伸缩行程，通过所述电子尺检测所述液压缸的实际行程是否和设定行程相同；步骤C，当六个所述液压缸均通过步骤B的调试后，所述控制器生成目标运动曲线，并控制所述液压缸跟随所述目标运动曲线运动，检测所述液压缸的实际运动和所述目标运动曲线之间的跟随误差，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至所述跟随误差小于预设的最大允许偏差值；步骤D，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤E，当六个所述液压缸均通过步骤D的调试后，将上平台、下平台和六个液压缸组装成所述六自由度位移变化补偿平台，六个所述液压缸进行联合调试，对每个所述液压缸进行PID闭环调节校正，直至六个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤F，当六个所述液压缸均通过步骤E的调试后，所述控制器设定上平台测试运动曲线，根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，检测所述上平台的实际运动曲线是否和上平台测试运动曲线相同；步骤G，当六个所述液压缸均通过步骤F的调试后，所述控制器和姿态传感器建立通讯；先调试跟随运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相同；再调试补偿运动：任意摆动所述姿态传感器，所述控制器根据所述姿态传感器的运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩，直至所述上平台的实际运动曲线是否和所述姿态传感器的运动曲线相反。2.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于，所述步骤D包括以下子步骤：步骤D1，当六个所述液压缸均通过步骤C的调试后，任意两个所述液压缸进行联合调试，直至任意两个所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止；步骤D2，当六个所述液压缸均通过步骤D1的调试后，六个所述液压缸进行联合调试，以两个所述液压缸为一组，直至三组所述液压缸均能实现同步直线运动和互为正余弦曲线运动为止。3.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于：所述步骤C中的所述目标运动曲线为正弦运动曲线，所述PID闭环调节校正为所述控制器依次驱动六个所述液压缸做正弦运动，以确定六个所述液压缸分别对应的PID闭环控制中的比例增益Pi、积分增益Ii和微分增益Di，其中(i＝1,2,...,6)，包括以下子步骤：步骤C1，确定PID闭环控制中的微分增益Di为零；步骤C2，设定积分增益Ii＝0，驱动所述液压缸做正弦运动，并且比例增益Pi由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，比例增益Pi逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前比例增益值Mi，并确定所述比例增益Pi的大小为所述当前比例增益值Mi的60％～70％；步骤C3，确定所述比例增益Pi的大小后，驱动所述液压缸做正弦运动，并且积分增益Ii由零逐渐增大，直至出现振荡；然后，积分增益Ii逐渐减小，直至振荡消失，若所述液压缸的实际运动曲线为正弦运动曲线，则记录当前积分增益值Νi，并确定所述积分增益Ii的大小为所述当前积分增益值Νi的150％～180％。4.根据权利要求1所述的六自由度位移变化补偿平台的调试方法，其特征在于，所述步骤F中，所述控制器根据所述上平台测试运动曲线控制六个所述液压缸的伸缩的过程为：步骤F1，在所述上平台建立静坐标系OXYZ，选取所述上平台的外接圆的圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台建立动坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆军，李光远，黄鹏，邓达紘，吴平平，张静波，徐天殷，
申请(专利权)人：广东精铟海洋工程股份有限公司，广东精铟海洋工程创新研究有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44