[发明专利]多点支撑平台的上装姿态控制方法

说明书

本发明公开了一种多点支撑平台的上装姿态控制方法。分别测量平台的承载交互作用矩阵和变形交互作用矩阵，构建承载与变形耦合控制矩阵；测量各支腿的当前载荷，并计算其最优载荷；基于操作员的档杆指令生成升降、侧倾和俯仰基准参量，连同当前载荷、最优载荷、承载与变形耦合控制矩阵，构建平台几何与支腿载荷耦合控制方程；计算并修正得到对应指令下的支腿总作动量，并执行同步作动；循环检测操作员指令直至全部置零，结束姿态控制。该方法具有同步实现平台姿态控制和保持支腿均匀承载的效果，能够显著提升多点支撑平台的上装姿态控制速度、几何精度、过程稳定性、支腿承载稳定性和控制鲁棒性。

技术领域

本发明属于姿态控制领域，具体涉及一种多点支撑平台的上装姿态控制方法

背景技术

多点支撑平台的上装姿态控制需求十分广泛。例如多轴独立悬架车辆、军民用特种车辆的多支腿调平、多点支撑大尺寸构件的精密加工与装配、机床基础的支撑安装调试等。仅以多轴独立悬架车辆为例，车辆涉水、铁路、航空运输等需要预先实施车身高升低降，以提高通过能力；上下纵、侧向斜坡前可预先高升低降、俯仰侧倾，以提高通过性和驾驶员视野。在姿态控制的同时若能同步实现各车轮载荷的分配控制，能够显著提高车辆的通过性、机动性和姿态稳定性。

多于三点支撑的上装姿态控制属于典型的超静定问题，承载中各支腿和平台的弹性变形以及支撑载荷相互影响。传统的姿态控制方法均将上装简化为刚体，基于点追逐法和角度误差法，通过反复迭代测试和作动实现调平功能，存在速度慢、精度低、反复振荡、支腿载荷不受控，甚至出现虚腿和过载等问题。例如 CN202010002450.X的中国专利公开了一种调平控制系统及方法，其方法是首先调节支腿高度使第一倾角满足精度要求，再使第二倾角满足精度要求，重复整个流程，直到第一、第二倾角均小于极限倾角，则调平结束。该专利通过反复迭代测试和作动实现调平功能，并不能很好地保证调平精度、速度，更不能同时实现对支腿载荷的完全控制。而在车辆姿态控制领域，目前多采用的互联方案，即通过悬架气压或液压管路的互联实现将多点支撑超静定降阶为静定问题。例如CN105539060A的中国专利公开了一种液压互联悬架，通过将后悬液压缸反向串联，平衡两侧车轮承受的载荷，实现防侧倾效果。然而这种互联方案难以实现高升低降、俯仰侧倾等不同姿态控制的灵活切换需求，而且也不能实现对各车轮承载的同步控制。

要解决上述不足，必需从解决超静定系统的变形和承载耦合关系出发，实施平台几何与支腿载荷的耦合控制。因此，本专利充分考虑支腿、平台的变形交互作用以及支腿和平台之间的承载交互作用，提出一种高速且同步的实现平台几何与支腿载荷耦合控制的方法，能够根据操作员给出的升降、侧倾、俯仰及三者任意组合的档杆指令，精确计算各支腿作动量，达到精确、快速实现姿态控制的同时，各支腿载荷达到最优载荷的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多点支撑平台的上装姿态控制方法，该方法充分考虑了支腿变形、平台的变形以及支腿和平台之间的承载交互作用，构建了高速且同步实现平台几何与支腿载荷耦合的方法，解决现有姿态控制方法中速度慢、精度低、反复振荡、支腿载荷不受控，甚至出现虚腿和过载等问题。

本发明公开了多点支撑平台的上装姿态控制方法，该装置共有大于4的n条支腿沿上装纵向对称面对称分布；支腿为液压支腿，上端与上装的下水平表面固定连接，下端垂直的支撑固定在地面上并只进行垂直于地面方向的伸缩运动，每条支腿的结构尺寸、与上装的连接结构完全相同；各个支腿最大作动行程、伸缩速率完全相同；每条支腿上安装有两个液压敏感元件构成测量垂向载荷的力传感器和测量作动量的位移传感器，上装上表面有主轴沿平台纵向的二维倾角传感器；操作员通过控制升降档杆侧倾挡杆和俯仰挡杆给与系统命令输入，通过控制器的解析计算，得到各支腿的作动量，以此来对平台进行姿态调整，其特征在于包括以下步骤：

本发明实例提供了一种多点支撑平台的上装姿态控制方法，具体包括以下步骤：