液压摇摆台是一种船舶运动模拟系统,用来研究某些甲板设备在摇摆状态下的工作性能,为产品的开发提供合理的数据,从而减少海上试验次数,降低设计成本,缩短开发周期,因此课题的研究具有实际意义和应用价值。系统要求摇摆台能在指定范围内以一定周期做正弦摇摆运动并可以在任意位置停止,其中幅度范围为5°～45°,周期范围为5s～16s。本文首先介绍了摇摆台的发展现状和应用,结合摇摆台的机械结构确定了系统的总体控制方案,其次根据摇摆台的相关指标用Simulink建模,进行机构动态仿真分析;再次搭建系统动力学模型,并建立了液压摇摆台的控制系统模型,对由于液压缸两腔工作面积的不同所引起的干扰进行了分析,针对其特点设计了变参数PID控制器。最后根据液压摇摆台总体控制方案,制定了上下位机串行通信协议,并设计了系统控制程序。上位机控制程序通过LabVIEW软件实现,主要包括控制界面设计,串行通信程序设计、图形显示程序设计等。下位机控制程序包括标定子程序、停止子程序、幅值调整子程序和列表读取子程序等。实验研究部分,本文首先搭建了模拟实验台,在dSPACE平台上进行了半物理仿真实验,测试了系统的动、稳态性能指标;其次进行了上、下位机联机实验,并对实验结果进行分析和评价,实验结果验证了控制系统的的正确性和可行性。
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