论文总字数：19204字

摘 要

平台调平控制系统是指一种把处于非水平状态的平台通过实现自动调平等方式将其调整至水平状态，以保证机械设备处于水平状态进而使得设备能够进行正常工作的辅助系统，目前平台调平控制技术应用于诸多行业领域之中，众多机械设备或者装载平台中都有调平控制技术的应用，例如军事领域中的导弹发射平台、雷达车等等。

随着时代的发展，常规的调平技术遇上日益精密的机械设备或是对承载能力要求高的载重平台时常常会使结果出现误差，已经不能满足人们工作或生活的需要。如何获得一个精度高、响应快、效果好的平台调平控制系统成了当下调平技术研究的重点。而液压驱动技术的发展为其提供了可能。

四支腿平台作为典型的调平研究对象，也是目前车载平台的标准模式，在本篇论文中也被作为研究对象。本篇论文研究与分析了平台调平控制以及液压驱动技术的具体特点、发展历程与实际应用。而且，本篇论文根据对四支腿平台的水平状态和非水平状态下的受力研究，并推导出四支腿平台的倾斜角变化与其四条支腿伸长量之间的关系。本篇论文研究了单杆驱动的液压缸的数学模型，并对整体的液压驱动系统进行Simulink模型构建。之后，我们根据Simulink软件对液压驱动系统按照“最高点不动”的调平策略进行仿真与分析，依据仿真结果来判断是否满足调平要求。最终，本文得到了一个成功的基于液压驱动的四支腿平台调平控制系统。

关键词：平台；调平系统；液压驱动；Simulink；仿真

Abstract

Platform leveling control system is a kind of auxiliary system that adjusts the platform in non horizontal state to horizontal state by realizing automatic leveling, so as to ensure that the mechanical equipment is in horizontal state and make the equipment work normally. At present, platform leveling control technology is applied in many industries, and many mechanical equipment or loading platforms have leveling the application of control technology, such as missile launching platform, radar vehicle and so on.

With the development of the times, when the conventional leveling technology meets the increasingly precise mechanical equipment or the load platform with high bearing capacity requirements, the results will often appear errors, which can no longer meet the needs of people's work or life. How to obtain a platform leveling control system with high precision, fast response and good effect has become the focus of leveling technology research. The development of hydraulic drive technology provides the possibility for it.

As a typical leveling research object, the four legged platform is also the standard mode of vehicle platform, which is also taken as the research object in this paper. This paper studies and analyzes the specific characteristics, development process and practical application of platform leveling control and hydraulic drive technology. Moreover, based on the study of the forces in the horizontal and non horizontal states of the four leg platform, the relationship between the change of the tilt angle of the four leg platform and the elongation of the four legs is deduced. In this paper, the mathematical model of the hydraulic cylinder driven by two rods is studied, and the Simulink model of the whole hydraulic drive system is constructed. Then, according to the Simulink software, the hydraulic transmission system is simulated and analyzed according to the leveling strategy of "the highest point does not move", and whether it meets the leveling requirements is judged according to the simulation results. Finally, a four leg platform leveling control system based on hydraulic drive is developed.

Key Words: platform; levelling system; hydraulic drive; Simulink; simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 平台调平概述 1

1.1.1调平控制概述 1

1.1.2调平控制的发展历程 1

1.1.3调平控制的发展趋势 2

1.2 液压驱动技术 3

1.2.1 液压驱动概述 3

1.2.2液压驱动技术的发展历程 3

1.2.3液压驱动在机械设计中的应用 4

1.3本篇论文的研究内容及路线 4

第二章 四支腿平台的静态调平 6

2.1静态下四支腿平台的受力分析研究 6

2.1.1 水平状态 6

2.1.2 非水平状态 7

2.2 各个支腿的内力与平台倾斜角的关系研究 8

2.3 本章总结 10

第三章 四支腿平台调平控制系统总体设计方案 11

3.1 液压驱动系统的数学模型 11

3.2 搭建整体仿真模型 12

3.2.1 仿真软件简介 12

3.2.2 液压驱动系统的控制方式 13

3.2.3 构建基于液压驱动的四支腿平台调平控制系统 14

3.3 调平策略介绍 17

第四章 基于液压驱动的四支腿平台调平控制仿真 19

4.1 调平系统的模拟仿真 19

4.1.1仿真参数设置 19

4.1.2 仿真实验及其结果 19

4.2 结果分析 20

第五章 经济及环保性分析 21

第六章 总结 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 引言

1.1 平台调平概述

1.1.1调平控制概述

调平控制，即是指运用一系列调平技术将车辆的抑或是其他机械设备的承载平台从非水平状态调整至水平状态的过程。目前，各种平台调平控制系统作为辅助装置广泛的存在于当地人们的工作与生活中。无论是军事领域还是民用领域都有调平控制的影子，在军事领域中，例如雷达天线车^[1]、导弹发射装置、火炮等武器设备都需要处于水平的客观状态下才能正常运行，否则会产生极大的误差；在民用领域中，像是清洁机器人^[2]、静力压桩机，也是相同的情况。由于时代的快速发展，工作或是生活中越来越多的情形要求各种机械设备能够根据具体情况，即使地变换工作地点，在不同的环境中也能够正常工作，这就为平台调平控制系统的产生与发展奠定了基础。

1.1.2调平控制的发展历程

平台的调平控制最早可以追溯到1940年左右，以德国的对海警戒雷达为代表^[3]。支撑方式为三点支腿支撑，主要靠操作人员进行手动调平。再例如前苏联的5A-2防空导弹发射具，还有法国的响尾蛇战车，也是相同的调平方式：三点支腿支撑，主要靠操作人员进行手动调平，这在当时绝是大部分设备的调平控制方式并且一直用到1980年左右，这种方法耗时长、精度低，并且三点支腿支撑承载能力较差，缺点较多，所以随着科技的发展逐渐被新的调平控制方式取代。

首先被改良的便是平台的支撑方式，四点支腿支撑方式和六支腿支撑方式开始出现，它们都可以提高明显平台的刚度，可以用于更大载荷的平台。但是两种方式也都会面临超静定问题。其中六点支腿支撑方式更为复杂，静不定次数也相对于四点支腿支撑提高了三次^[4]，进行调平控制也更加困难。四点式支撑调平控制系统大约出现于上世纪九十年代。例如翟羽健、倪江生^[1]研发设计的四点式雷达天线座车调平系统以及汪君、李正琦^[5]设计研发的四点支撑液压自动调平系统。

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