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1、伺服稳定平台结构设计3.2.1 机构运动学位置逆解 153.2.2 运动学速度逆解 203.2.3 运动学仿真分析 223.3 稳定平台的动力学分析 233.3.1 动力学建模方法概述 233.3.2 第二类拉格朗日动力学方程 243.3.3 系统的动能与势能求解 25 :3.3.4 建立系统动力学方程 293.3.5 动力学仿真分析 303.4 本章小结 314 稳定平台静态实验 334.1 二级平台静态实验 334.2 一级平台静态实验 33结 论 37致 谢 38参考文献391 引言1.1 研究背景及意义随着世界上新型技术和科学研究的部不断提高和发展，越来越多的新发明、新技术被发明出来，
2、受到了广泛的应用。但一些科学仪器在使用的过程中，会受到温度、电磁、重力、气流、海浪等不良外界因素的影响，以致工作状态受到干扰，研究数据产生大的误差。因此，为了保证其正常、有效和可靠的工作状态，隔离外界不良因素的干扰，人们设计和研究一些装置来给仪器和系统提供必要的支持和保障，以使它们能有一个相对稳定的工作环境，伺服稳定平台就是重要的辅助装置之一。目前，对稳定平台系统的研究融合了多种高新技术，包括空间结构设计技术，运动控制技术，数据融合及处理技术、空间姿态测量及导航技术等；使稳定平台技术在军用、商用、民用等各领域得到了广泛应用1。车载方面，如坦克、战车等的作战性能突出表现在行进间快速瞄准和射击，稳
3、定平台即可以保证运动中武器系统的稳定射击能力；在舰载方面， 稳定平台可以保证雷达在载体运动的情况下与目标设备实时对准；在机载方面， 光电吊舱系统中稳定平台的应用， 能够保证目标探测器视轴的稳定。工业生产方面，稳定平台用于自动化生产，提高了设备运动中加工的精度。 稳定平台技术极大提高了所搭载系统的机动性和精准性，是舰载、车载、机载等各种精密自动化系统中的重要组成部分，对国家安全和人民生活水平提高都起到了重要作用2-4。源自-六维论文;网(加7位QQ3249114随着 MEMS 技术、嵌入式技术和高精度伺服驱动技术等多方面高端技术的融入，对稳定平台技术的研究也朝着智能化、高精度方向发展， 我国在智
4、能平台技术领域取得了巨大的进步，稳定平台在军事与民用方面也有了更广泛的应用5-6。但是长期以来，特别是欧美发达国家，每年都要制定对我国军事关键技术的制裁清单。被列入清单的无论是军品还是民品，都会对华实施禁售、禁运。稳定平台技术中的关键技术也包含在内，因此我们必须自力更生，对关键技术自主研发。鉴于稳定平台技术在多个领域极高的应用价值和该技术在未来拥有的广阔发展前景，本文以某舰载稳定平台系统为研究对象，从运动学及动力学分析、 智能控制设计等方面对稳定平台技术进行详细的讨论，为研制出高性能稳定平台系统奠定了理论基础与实际工程应用的基础。1.2 国内外研究现状2 稳定平台总体设计2.1 稳定平台的机械
5、结构设计2.1.1 常见稳定平台结构设计方法载体在海上环境中，受到海浪运动的干扰，从而产生横滚、俯仰、方位三个方向上的运动干扰。稳定平台具有隔离运动物体扰动、消除三个方向运动干扰、保持负载相对稳定的功能。由于方位的跟踪由负载的红外跟踪功能独立完成，所有稳定平台只需隔离横滚、俯仰两个方向上产生的运动干扰。因此，稳定平台机械结构设计一般分为串联结构和并联结构两种方法。串联结构是一方位的运动是基于另一方位的运动为基础串联执行的系统，每个方向的运动都是互相影响；并联结构是上下平台用2个或2个以上分支相连，机构具有2个或2个以上自由度，并且以并联方式驱动的机构14。两种结构如下图2.1、图2.2所示：图
6、2.1 串联框架式稳定平台图2.2 并联稳定平台串联平台承载力小，但灵活性高，适宜应用在大范围灵活运动的场合；与串联机构对比，并联机构的主要优点是结构简单、承载力大、刚度大、精度高，尤其是反应迅速，适宜用在承载及精确定位等方面15-19。基于设计要求负载较大的原因，采用并联结构。2.1.2 设计方案选择隔离运动要求消除载体俯仰与横滚的影响，因此需要机构在俯仰、横滚方向具有两个自由度。故系统设计的稳定平台结构拟采用如图2.3的形式。主要由平台面、防水套筒、纵摇传动系统、横摇传动系统、支撑主轴和平台底座组成。平台面作用：在其表面固定一定质量的负载；防水套筒作用：丝杠在上下运动过程中，防止水渗入，损坏电机；纵摇传动系统：由伺服电机、丝杠和螺母组成，通过伺服电机带动丝杠一起转动，使的螺母向上运动，推动（拉伸）平台运动，完成纵摇传动；横摇传动系统：同纵摇传动系统工作原理一致；支撑主轴：该轴布置于平台中心位置，一方面要支撑整个平台和负载；另一方面使控制软件编程较为简单；平台底座：固定支撑作用。
