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1 绪论1

1.1 动基座自动调平技术概论1

1.1.1 自动调平系统研究现状1

1.1.2 现阶段自动调平系统的组成及调平原理3

1.1.3 自动调平系统的调平性能及应用4

1.2 自动调平系统的控制系统组成6

1.3 现阶段自动调平系统存在的问题8

1.4 并联机构的起源和应用现状8

1.4.1 并联机构的起源10

1.4.2 并联机构的应用现状12

1.5 并联机构机构学研究进展18

1.5.1 六自由度并联机构研究进展18

1.5.2 少自由度并联机构研究进展20

1.5.3 少自由度并联机构综合方法23

1.6 并联机构控制系统研究进展24

1.6.1 并联机构控制方法研究24

1.6.2 滑模变结构控制发展概况25

1.6.3 滑模变结构预测控制理论及应用27

1.7 本书的主要研究内容28

2 静基座自动调平系统Stewart平台型并联支撑机构30

2.1 Stewart型并联支撑机构运动学分析30

2.1.1 Stewart型并联支撑机构构型及坐标系建立30

2.1.2 Stewart型并联支撑机构位置正／反解32

2.1.3 Stewart型并联支撑机构速度／加速度分析35

2.2 Stewart型并联支撑机构动力学分析38

2.2.1 基本概念简介38

2.2.2 Stewart型并联支撑机构动力学模型40

2.3 静基座自动调平平台并联支撑机构模型43

2.3.1 Stewart型并联支撑机构实验参考模型43

2.3.2 Stewart型并联支撑机构实验仿真模型44

2.4 静基座自动调平平台开环调平特性仿真研究45

2.4.1 支链运动学仿真研究46

2.4.2 支链动力学仿真研究49

2.4.3 静基座自动调平平台调平性能仿真研究51

2.5 本章小结52

3 少自由度并联支撑机构自动调平系统研究54

3.1 4-SPS（PS）型四支撑并联机构研究54

3.1.1 螺旋与反螺旋理论54

3.1.2 4-SPS（PS）型并联机构运动特性分析56

3.1.3 支撑机构动平台位置正／反解57

3.2 4-SPS（PS）型并联支撑机构运动学分析60

3.2.1 4-SPS（PS）型并联支撑机构Jacobian矩阵分析60

3.2.2 结构参数约束条件62

3.3 4-SPS（PS）型并联支撑机构模型建立63

3.3.1 理想（参考）数学模型建立64

3.3.2 实验仿真模型建立66

3.4 动基座自动调平系统仿真研究68

3.4.1 自动调平平台调平控制的理论运动规划68

3.4.2 4-SPS（PS）型四自由度并联支撑机构支链运动仿真对比研究68

3.4.3 动基座自动调平系统调平性能仿真研究70

3.5 本章小结72

4 自动调平平台液压伺服系统研究74

4.1 液压伺服系统的数学描述75

4.1.1 四通阀控非对称液压缸数学模型75

4.1.2 多通道液压伺服系统解耦分析80

4.1.3 自动调平平台液压伺服系统解耦仿真研究82

4.2 液压伺服系统性能分析85

4.2.1 单通道液压伺服系统稳定性分析85

4.2.2 液压伺服系统闭环频率特性87

4.2.3 液压伺服系统精度分析88

4.3 静基座自动调平平台液压伺服系统开环频率特性分析91

4.4 动基座自动调平平台液压伺服系统分析93

4.4.1 液压伺服系统瞬态响应93

4.4.2 液压伺服系统加速度负反馈校正93

4.4.3 液压伺服系统加速度和速度负反馈校正94

4.5 动基座自动调平平台液压伺服系统性能分析95

4.6 本章小结98

5 静基座自动调平平台控制系统研究99

5.1 滑模变结构控制理论99

5.1.1 滑动模态的存在和到达的条件100

5.1.2 等效控制及滑动模态方程100

5.1.3 滑模变结构控制器设计基本方法102

5.1.4 仿真研究102

5.2 静基座自动调平平台滑模变结构控制研究107

5.2.1 静基座自动调平平台液压伺服系统模型107

5.2.2 静基座自动调平平台控制系统设计108

5.2.3 控制系统稳定性分析109

5.2.4 静基座自动调平平台调平性能仿真研究111

5.3 静基座自动调平平台带观测器滑模变结构控制研究112

5.3.1 观测器的结构及设计方法113

5.3.2 静基座自动调平平台带干扰观测器变结构控制器设计117

5.4 基于干扰观测器的静基座自动调平平台调平性能研究118

5.4.1 带干扰观测器滑模变结构控制器仿真研究118

5.4.2 静基座自动调平系统支链运动仿真研究119

5.4.3 静基座自动调平系统自动调平性能仿真研究121

5.5 本章小结122

6 动基座自动调平平台控制系统研究124

6.1 基本原理124

6.1.1 广义预测控制算法124

6.1.2 广义预测控制参数选择128

6.1.3 广义预测控制的稳定性分析129

6.2 路面不平度随机预测模型132

6.3 变结构广义预测控制134

6.3.1 具有极点配置的广义预测控制134

6.3.2 基于辅助控制量的变结构广义预测控制136

6.4 动基座自动调平平台调平性能分析137

6.4.1 路面不平度随机模型建立137

6.4.2 变结构广义预测控制系统140

6.4.3 动基座自动调平平台调平性能分析141

6.5 本章小结144

7 结论146

参考文献148