一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法，包括S1.在以无级调速电动缸作为车载平台调平执行机构的基础上，根据四支点调平基本原理构建四支点调平模型；S2.在确定四支点调平方案后，根据调平理论误差计算构建基于机械变形干扰补偿的车载平台调平干扰模型；S3.根据四支点调平模型和车载平台调平干扰模型建立快速调平控制系统，来控制车载平台进行快速调平；本方法以无级调速电动缸作为执行机构，构建电动缸形变误差模型，采用干扰补偿反馈方法修正调平误差，能够有效提高车载平台调平的精度和速度，具有控制精度高、调平速度快的特点。调平速度快的特点。调平速度快的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法


[0001]本专利技术涉及车载平台快速调平
，具体涉及一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法。

技术介绍

[0002]车载设备在工作时，需由水平状态起竖到一定倾斜角度或者垂直状态，这个过程中，影响作业成败与精度的因素，主要有以下方面：一是车体的倾斜会导致俯仰角的测量误差，进而影响车载设备的工作精度；二是车辆负载起竖过程是一个负载不断变化的过程，系统容易产生不稳定性，而系统不平稳，会导致负载结构与内部仪器设备受到较大冲击；三是负载起竖重量越大，系统受到冲击也越大。因此，车载设备工作前，必须实现整车调平；
[0003]传统车载设备调平多采用液压缸调平，液压驱动的调平系统在重载情况下“跑、冒、滴、漏”等问题相对严重，同时传统液压调平时间相对较长，约为35s，调平精度相对较差，约为4
′
；为解决此问题，采用电动缸进行调平，通过伺服电机，直接将电能转化为机械能，传动效率提高，同时，通过构建位置、速度或者力矩控制闭环实现电机
‑
滚珠(滚柱)
‑
丝杠等精密传动，控制精度可以因此得到提升；
[0004]在调平控制算法上，传统液压缸的调平控制多采用模糊PID控制算法，模糊PID控制算法结构简单、效果明显且调整方便，但由于液压系统存在非线性、参数时变、各执行元件的负载差异等特性，存在着精度不高等问题；同时在调平的具体方式上，由于车载设备作业时负载需要起竖，可以根据起竖角度来弥补俯仰角的调平误差，所以在实际工作中，车体的前后俯仰角不需要严格的调整到0
°
，而左右横滚角需要调整至0
°
，传统车载平台调平系统大多采用后支腿左右调平的总体方案，按照升车(四条腿着地)、调平(左右后支腿)、伸前腿的顺序完成展车调平，整个展车调平过程为串行方式，控制程序繁琐，环节多、耗时长，很难满足快速调平的要求；
[0005]因此，需要设计出一种能够对车载平台快速且高精度调平的控制方法。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法，本方法以无级调速电动缸作为执行机构，构建电动缸形变误差模型，采用干扰补偿反馈方法修正调平误差，能够有效提高车载平台调平的精度和速度，具有控制精度高、调平速度快的特点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法，包括步骤
[0009]S1.在以无级调速电动缸作为车载平台调平执行机构的基础上，根据四支点调平基本原理构建四支点调平模型；
[0010]S2.在确定四支点调平方案后，根据调平理论误差计算构建基于机械变形干扰补偿的车载平台调平干扰模型
[0011]S201.计算车载平台在调平初始状态下的支腿承载力；
[0012]S202.建立电动缸形变误差模型；
[0013]S203.根据电动缸形变误差模型，利用基于干扰补偿的自适应模糊PID控制算法构建基于机械变形干扰补偿的车载平台调平干扰模型；
[0014]S3.根据四支点调平模型和车载平台调平干扰模型建立快速调平控制系统，来控制车载平台进行快速调平。
[0015]优选的，步骤S1所述的四支点调平模型的构建过程包括
[0016]S101.设车载平台的支腿i在水平坐标系OX0Y0Z0中的坐标为0P
i
＝(0P
iX
,0P
iY
,0P
iZ
)
T
，在平台坐标系OX1Y1Z1中的坐标为1P
i
＝(1P
iX
,1P
iY
,1P
iZ
)
T
；α、β为水平坐标系OX0Y0Z0与平台坐标系OX1Y1Z1的夹角，且α、β不为0，根据空间姿态变换的运动学结论，水平坐标系与平台坐标系之间的变换矩阵为：
[0017][0018]S102.设在平台坐标系OX1Y1Z1中，各支腿的坐标为：1P
i
＝(1X
i
,1Y
i
,1Z
i
)
T
，则于是各支点Z的坐标为：
[0019]0Z
i
＝(
‑
α,β,1)(1X
i
,1Y
i
,1Z
i
)
T
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0020]S103.在平台调平之前进行预支承，设此时平台初始角为α0和β0，首先判断出车载平台的最高点，将这点作为坐标原点，各支腿的初始位置为：
[0021]0Z
i
＝
‑
α
01
X
i
+β
01
Y
i
+1Z
i
ꢀꢀꢀ
(3)
[0022]显然，1Z
i
＝0，因此，上式(3)可表示为：
[0023]0Z
i
＝
‑
α
01
X
i
+β
01
Y
i
ꢀꢀꢀ
(4)
[0024]S104.假设i＝h为最高点：0Z
h
≥0Z
i
，则任意时刻，各支点与最高点位置差为：
[0025]e
i
＝0Z
h
‑0Z
i
＝
‑
α0(1X
h
‑1X
i
)+β0(1Y
h
‑1Y
i
)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0026]各支腿沿车架前后、左右对称分布，设支腿分布的的长边间距为L
a
，短边间距为L
b
，则有各支腿在平台动坐标系中的坐标为：
[0027][0028][0029]根据上式(6)，可计算出各支腿的伸出量；
[0030]S105.平台初始角的倾角正负服从右手规则，即从坐标矢端看，逆时针旋转为正，根据X轴和Y轴方向两倾角正负的不同组合，对应的坐标最高的支腿也不同，可以得到：
[0031](1)当α0＜0，β0＞0时，支腿1最高，此时e1＝0，e2＝
‑
α0L
a
，e3＝
‑
α0L
a
+β0L
b
，e4＝β0L
b
；
[0032](2)当α0＞0，β0＞0时，支腿2最高，此时e1＝α0L
a
，e2＝0，e3＝β0L
b
，e4＝α0L
a
+β0L
b
；
[0033](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法，其特征在于：包括步骤S1.在以无级调速电动缸作为车载平台调平执行机构的基础上，根据四支点调平基本原理构建四支点调平模型；S2.在确定四支点调平方案后，根据调平理论误差计算构建基于机械变形干扰补偿的车载平台调平干扰模型：S201.计算车载平台在调平初始状态下的支腿承载力；S202.建立电动缸形变误差模型；S203.根据电动缸形变误差模型，利用基于干扰补偿的自适应模糊PID控制算法构建基于机械变形干扰补偿的车载平台调平干扰模型；S3.根据四支点调平模型和车载平台调平干扰模型建立快速调平控制系统，来控制车载平台进行快速调平。2.根据权利要求1所述的一种基于机械变形干扰补偿的车载平台快速调平控制方法，其特征在于：步骤S1所述的四支点调平模型的构建过程包括S101.设车载平台的支腿i在水平坐标系OX0Y0Z0中的坐标为0P
i
＝(0P
iX
,0P
iY
,0P
iZ
)
T
，在平台坐标系OX1Y1Z1中的坐标为1P
i
＝(1P
iX
,1P
iY
,1P
iZ
)
T
；α、β为水平坐标系OX0Y0Z0与平台坐标系OX1Y1Z1的夹角，且α、β不为0，根据空间姿态变换的运动学结论，水平坐标系与平台坐标系之间的变换矩阵为：S102.设在平台坐标系OX1Y1Z1中，各支腿的坐标为：1P
i
＝(1X
i
,1Y
i
,1Z
i
)
T
，则于是各支点Z的坐标为：S103.在平台调平之前进行预支承，设此时平台初始角为α0和β0，首先判断出车载平台的最高点，将这点作为坐标原点，各支腿的初始位置为：0Z
i
＝
‑
α
01
X
i
+β
01
Y
i
+1Z
i
ꢀꢀꢀ
(3)显然，1Z
i
＝0，因此，上式(3)可表示为：0Z
i
＝
‑
α
01
X
i
+β
01
Y
i
ꢀꢀꢀꢀ
(4)S104.假设i＝h为最高点：0Z
h
≥0Z
i
，则任意时刻，各支点与最高点位置差为：e
i
＝0Z
h
‑0Z
i
＝
‑
α0(1X
h
‑1X
i
)+β0(1Y
h
‑1Y
i
)
ꢀꢀꢀ
(5)各支腿沿车架前后、左右对称分布，设支腿分布的的长边间距为L
a
，短边间距为L
b
，则有各支腿在平台动坐标系中的坐标为：各支腿在平台动坐标系中的坐标为：根据上式(6)，可计算出各支腿的伸出量；S105.平台初始角的倾角正负服从右手规则，即从坐标矢端看，逆时针旋转为正，根据X
轴和Y轴方向两倾角正负的不同组合，对应的坐标最高的支腿也不同，可以得到：(1)当α0＜0，β0＞0时，支腿1最高，此时e1＝0，e2＝
‑
α0L
a
，e3＝
‑
α0L
a
+β0L
b
，e4＝β0L
b
；(2)当α0＞0，β0＞0时，支腿2最高，此时e1＝α0L
a
，e2＝0，e3＝β0L
b
，e4＝α0L
a
+β0L
b
；(3)当α0＜0，β0＞0时，支腿3最高，此时e1＝α0L
a
‑
β0L
b
，e2＝
‑
β0L
b
，e3＝0，e4＝α0L
a
；(4)当α0＜0，β0＞0时，支腿4最高，此时e1＝
‑
β0L
b
，e2＝
‑
α0L
a
‑
β0L
b
，e3＝
‑
α0L
a
，e4＝0；根据上述四种情况可以得出：每次调平时，各支腿的调节量为0，||α0L
a
||，||β0L
b
||，||α0L
a
||+||β0L
b
||四种数值中的一种，根据高点不同进行分配，且调平过程可以循环迭代，直至水...

【专利技术属性】
技术研发人员：于传强，周伯俊，谭立龙，刘志浩，柯冰，马长林，陈渐伟，舒洪斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：