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题名:
车载光电跟瞄设备主动隔振系统设计
作者: 高常春
学位类别: 硕士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 张孟伟
关键词: 二级主动隔振平台 悬臂式支架 模糊PID 控制 虚拟样机 联合仿真
学位专业: 机械制造及其自动化
中文摘要: 光电跟瞄设备工作时对其支撑平台在振动环境下的稳定性要求很高,将设备
安放在车载平台上时,可以提高系统的灵活性,获取更多的信息,但车载环境的
随机振动及冲击将影响系统的正常工作,使系统的成像质量下降,严重时将丢失
目标,甚至对系统的电子元器件造成损坏。采用陀螺稳定平台对视轴进行稳定控
制,虽然精度较高,但不适宜于宽频的随机振动。被动隔振在中高频隔振有较好
的效果,但低频带的放大无法避免。即使结合被动隔振与陀螺稳定平台,仍有所
不足。为此,本文对光电跟瞄设备在车载运输过程中所受到的振动情况进行了分
析,并设计了一套相应的主动隔振系统。
本文结合ATP 系统的稳定跟踪能力,提出了基于磁流变阻尼器和模糊PID 控
制算法的二级主动隔振系统。隔振平台设计的重点在于支撑结构设计及减振器的
选择。本文首先对常用的几种支撑方式作了详细说明,并采用悬臂式支架对设备
进行重心支撑,以较大限度的提高设备稳定性及减小振动耦合。减振器选择方面,
在对简化模型进行了详细的参数分析之后,选用了FJ-A150 型复合阻尼减振器及
艾逊ZTA-175 型阻尼弹簧减振器,同时兼顾防冲及减振两方面的要求。主动隔振
设计则主要集中在作动器和控制算法上。车载平台随机振动载荷大,频率范围宽,
采用磁流变阻尼器及模糊控制算法则可以在一定程度上满足要求。本文提出了线
振动与角振动共同隔振的控制方案,将阻尼器安装在支架的四个角点上,对质心
及各支撑点的位移、速度反馈,均采用模糊PID 控制器计算其所需的控制力,然
后叠加为输出控制力信号,一方面来抑制设备的线振动,另一方面来抑制设备平
台的角振动。在MATLAB/SIMULINK 中编写了模糊PID 控制算法,得出了一组控
制效果较好的模糊控制规则。
对车载环境的随机振动,采用MS8000 微硅电容式加速度传感器及四川托普
UDAQ 便携式数据采集卡进行了跑车试验。利用ADAMS 建立了隔振平台的虚拟
样机模型,并针对车载平台多自由度复合振动的情况,提出了一种减振器的建模
方法,可以在轴向及与轴向垂直的两个角方向上进行模拟仿真,经过被动隔振试
验测试,该模型具有较好的仿真精度。SIMULINK 控制系统及ADAMS 机械系统
的联合仿真表明,二级主动隔振平台在正弦激励、随机激励及冲击激励下,表现
出较好的隔振致稳及防冲能力,对后续的工作具有较好的指导作用。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/591
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高常春. 车载光电跟瞄设备主动隔振系统设计[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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