【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动控制，具体提供一种基于参数化模型的解耦方法。
技术介绍
1、随着人类对于黑洞，暗物质能量、宇宙起源、天体起源等世界前沿热点问题研究的不断深入，对光学设备的性能提出了更高的要求，空间天文观测等未来太空探索领域具有重要的应用价值。有效载荷是航天器系统的最重要组成部分，保证航天器的指向精度和稳定性实质是保证有效载荷的指向精度和稳定性。而航天器上其他部分实质上是为航天器有效载荷能完成任务提供保障，如飞轮、推力器、制冷机以及太阳帆板等等，这些部件除了完成各自相应的任务，还会附带产生振动，如飞轮动静不平衡和热震颤，针对普通光学有效载荷的隔振手段主要采用刚性结构、降低振动源振动和设计应用隔振系统补偿振动进行主动控制，但是这些方法都存在着很大的不足之处。
2、目前，航天器的多维隔振主要采用的是并联机构由于微振动的运动速度和位移一般都很微小，离心力、科氏力以及大范围角运动引起的非线性效应并不显著，并联隔振器一般不需要像上述的一般性动力学研究那样特别处理非线性项。由于微振动的宽带特征，并联隔振器的动力学模型需要广泛考虑结构柔性并要便于在频域分析，这类动力学问题目前最主要的建模方法仍然是有限元方法，但在一些具体的应用场合下也存在简化的理论建模方法，通过忽略支腿质量、仅考虑支腿刚度，六维隔振台的前六阶模态可很方便地用简化模型的刚度和质量矩阵估计，这是六轴隔振台解耦控制最常用的建模方式。
3、为了抑制载荷端扰动对光学系统的影响，也只能采用反馈结构。对于单输入单输出系统而言，回路成形是一种非常实用有效的设计方法，但
4、中国专利公布号为cn102063122a，公布日为2011年05月18日，专利名称为“一种空间六自由度运动台模态控制方法”，采用空间六自度液压运动台模态矩阵将强耦合物理空间系统变换至解耦后的模态空间系统，在传统空间六自由度液压运动台控制基础上，引入模态控制的概念，并利用模态变换矩阵，将强动力学耦合六自由度液压运动台解耦，并将期望物理输入信号和运动台实际输出信号变换为模态信号进行独立模态控制调节，实现空间六自由度液压运动台的驱动和控制，有效地削弱空间六自度液压运动系统中各作动器之间和自由度之间耦合影响，改善六自由度液压运动台的单自由度运动和多自由度复合运动复现等指标，提高第一阶模态接近的自由度以外的自由度频宽。
5、由于并联平台的固有属性，其各自由度之间存在严重的耦合特性，为保证并联平台具有良好的控制性能和动力学性能，因此需要实现各自由度之间相互解耦，提高系统的控制性能。目前主流的方法是通过结构设计实现模型的解耦并联机构的结构构型进行重新设计可以在一定程度上降低耦合的影响。例如对称的具有正交性质的stewart平台，该结构可以实现在一个很小的工作空间内具有解耦能力对称式stewart平台逆雅克比矩阵简化为2个简单矩阵的分析方法，该方法可用于生产具有解耦性质的stewart平台；利用频率矩阵的各向同性优化了stewart平台的结构设计，讨论并提出了解耦条件和动态各向同性条件；结合放大系数匹配法推导出机构耦合度的表达式，通过优化解耦模型，实现了结构上的解耦，弱化了并联机构的耦合度。以上方法从结构设计角度降低了并联平台的耦合性，但都只在非常小的工作空间内有良好的解耦效果，超出指定工作范围后，机构仍具有很强的耦合性，此外，进行结构解耦会降低并联平台整体的承载能力和刚度，无法满足承载大型工件的要求。
6、此外，在控制方案的角度利用pd解耦控制、神经网络控制、计算力矩控制等方法实现在物理空间对并联平台进行控制，但此时系统耦合的影响始终无法消除，具体表现为所设计的控制策略不能对各个控制通道进行独立调节，物理空间控制方法只能使固有频率最低的控制通道的性能达到最优，牺牲其他控制通道的性能。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种基于参数化模型的模型解耦方法，解决高精度仪器设备主动阻尼隔振问题。
2、本专利技术提供的基于参数化模型的解耦方法，具体，包括以下步骤：
3、s1：通过系统辨识得到系统参数化模型；
4、s2：将所述参数化模型的状态空间的馈通项通过积分算子消除得到线性约束方程；
5、s3：根据所述线性约束方程构造系统优化问题；
6、s4：根据所述优化问题构造优化目标；
7、s5：通过对所述优化目标进行优化得到系统的变换矩阵；
8、s6：将所述优化问题与所述线性约束方程结合得到变换矩阵。
9、优选的，所述s1包括：
10、通过系统辨识任意线性动态系统总具有最小状态空间实现，对应的表达式为：
11、
12、预设系统的输入通道数和输出通道数均为，同时还预设系统矩阵的阶数为；
13、其中，a为系统矩阵，用于描述系统内部状态的联系；b为控制矩阵，c为输出矩阵，d为直接传递矩阵，s为拉普拉斯算子，e为阶数为2k单位矩阵，表示系统振动传递主路径的传递函数。
14、优选的，若不考虑系统输入矢量的直接传递，则馈通项可通过积分算子消去；
15、找到一对阶方阵矩阵、对系统解耦，将多输入多输出系统转化为单输入单输出系统，则变换后系统的状态控制实现的表达式为：
16、
17、其中，、和为具有如下形式的块对角矩阵：
18、
19、
20、；
21、表示解耦后的系统振动传递主路径的传递函数，为解耦后系统矩阵，用于描述系统内部状态的联系；为解耦后控制矩阵，为解耦后输出矩阵，为解耦后零矩阵；表示系统左解耦矩阵，表示系统右解耦矩阵，表示内部第k个对角元素的第一个值，表示内部第k个对角元素的第二个值；表示内部第k个对角元素的第一个值，表示内部第k个对角元素的第二个值；表示内部第k个对角元素的第一个值，表示内部第k个对角元素的第二个值。
22、优选的，所述s2包括：
23、对比变换前后系统的状态空间实现，可以得到变换矩阵、的一组线性约束方程：
24、
25、
26、根据向量、的元素数目即多于向量、的数目即，即线性约束方程个数多于待求未知量总数，将所述线性约束方程转化为优化问题求解得到解耦矩阵，表示向量化算子，表示矩阵的kronecker积。
27、优选的，所述s3包括：
28、预设向量、中非零元素组成的向量分别为、，对应的零元素组成的向量分别为、，将每个所述线性约本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S1包括：
3.根据权利要求2所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S2包括：
5.根据权利要求4所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S3包括：
6.根据权利要求5所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S4中包括构造所述优化问题构造优化目标，对应的目标函数表达式为：
7.根据权利要求6所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S5包括：
8.根据权利要求7所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述S6包括：
10.根据权利要求1所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，采用降阶处理简化所述S1中系统模型过高的计算复杂度。
【技术特征摘要】
1.一种基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述s1包括：
3.根据权利要求2所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述s2包括：
5.根据权利要求4所述的基于参数化模型的解耦方法，其特征在于，所述s3包括：
6.根据权利要求5所述的基于参数化模型的解耦方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐振邦，徐安鹏，王晓明，贺帅，张恩阳，韩康，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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