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