舰载装弹机动力学建模及轨迹规划

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本文是结合国防预研项目“舰载特种起重机控制及测量技术研究”的工作而进行的,对舰载装弹机的动力学和轨迹规划做了比较详细的研究和讨论。 本课题中研究的舰载特种起重机是舰上某型作战导弹装弹机构。它是一个可折叠式机械手臂,平时折叠存放于甲板下的舱室中,工作时被举升至甲板面上锁定后开始工作。根据舰载装弹机的结构特点,利用虚杆件的概念,采用常规拉各朗日法建立了装弹机动机座动力学模型,并给出了类似系统的一般动力学建模方法和步骤;利用非对称液压油缸建模的一般原理,建立了基于状态空间的单出杆差动液压油缸和液压马达的数学模型;并与吊重运动动力学模型相结合,首次得到了整个装弹机系统基于状态空间的动力学模型。并以自由运动的动力学仿真,验证了本文给出的装弹机动力学建模方法的正确性和所建模型的可信性。本文对动力学模型中的重要参数进行了详细的求解和计算,为以后的工作提供了一定的参考。 对舰载装弹机进行了离线控制,即轨迹规划。本文采用三种方法对装弹机进行了轨迹规划,其中第一种方法采用二次规划法;第二种采用B样条函数法;第三种是采用化全局最优问题转化为局部最优的方法。并且根据装弹机的参数和运动要求给出了一种情况下的规划曲线。
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