大型復合隨動平臺協調控制

于占東，李　廣，呂世良，唐江河

哈爾濱工程大學自動化學院，黑龍江哈爾濱

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，吉林長春

北京自動化控制設備研究所，北京

摘　　　要：針對一類大型復合隨動平臺的協調控制問題，利用頻率分離原理，對２個執行機構的跟蹤任務進行合理分配，實現平臺精確跟蹤。根據復合隨動平臺系統的性能要求和平臺執行機構本身的約束條件，設計了特定的加權傳函矩陣，通過Ｈ∞ 混合靈敏度方法，求解系統的魯棒控制器。采用平衡截斷法對所設計的Ｈ∞控制器進行降階處理，并討論了降階控制系統的穩定性。仿真結果表明，基于頻率分離的Ｈ∞混合靈敏度設計方法，可實現復合平臺精確跟蹤，并可以較好地解決復合隨動平臺的協調控制問題；平衡截斷法可以有效地對控制器降階，而對閉環控制效果帶來的損失較小。

關　鍵　詞：復合隨動平臺；頻率分離；協調控制；Ｈ∞混合靈敏度；控制器降階

１　引　言
隨著目前科學技術的飛速發展，多功能隨動天車懸吊裝置應運而生。在月面環境地面模擬試驗中，一方面需要利用懸吊方法抵消被懸吊的自主運動裝置（如月球車等）５／６的重力，使被懸吊裝置與地面間的作用力同月面等效；另一方面需要懸吊平臺能精確地跟蹤自主運動裝置，避免懸吊平臺對自主運動裝置產生非月球重力方向的牽引或拉伸。天車主梁質量２０ｔ，跨度３０ｍ，軌道長３５ｍ。長軌的加工工藝很難保證系統的跟蹤精度。因此選用了復合運動的方式，即在天車主梁上鋪設短軌（長度２�保担恚�，短軌上安裝臺車。隨動控制要求臺車中心對應自主運動裝置的重心。因為臺車的質量小，短軌的加工精度相對較高，故而跟蹤系統可以達到很高的精度。但是這種工作方式帶來另外的問題，即在完成同一任務過程中，有２個執行機構同時起作用。２個執行機構之間的協調配合問題是復合隨動平臺控制的關鍵。本文針對大型復合隨動平臺協調問題展開研究，目的是合理分配２個執行機構的跟蹤任務，實現復合平臺的精確跟蹤。本文從頻率分析角度，從復合平臺的特性出發，對執行機構任務進行分配，控制器設計采用魯棒Ｈ∞混合靈敏度方法實現。

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