基于关节空间位形优选的稳定平台运动学标定

摘要

船舶姿态稳定平台装载作业时，其作业精度必须要满足工程实际的需要．传统的方法难以建立包含全部误差源的误差模型，因而针对■姿态稳定平台的运动学标定问题，从关节空间的角度切入，建立了基于驱动关节等效误差的模型，并开展了基于关节空间的位形优选工作．首先，使用伪误差理论建立了驱动关节等效误差模型，其将稳定平台工作空间各维度相互耦合的姿态误差解耦并转化为关节空间等效驱动关节误差，并借助4阶幂多项式将后者描述为随位形变化的函数，从而构建了稳定平台整机误差辨识模型．其次，采用三坐标测量臂制定姿态误差测量方案，建立可解耦至关节空间的参数辨识方法，并开展离线辨识和误差实时在线补偿．在解耦至关节空间参数辨识的基础上，着重研究如何在关节空间中开展测量位形优选工作，以提升平台的姿态补偿精度．通过对各驱动杆离散化处理获得稳定平台的可达工作范围，而后基于残差分析理论定义了位形优选指标，并采用ExchangeAdd-Exchange算法对位形优选的约束问题进行优化分析，利用计算机开展仿真实验获取了最佳测量位形．最后，根据测量方案，采用三坐标测量臂获取样机姿态误差数据并开展误差补偿实验，验证所提方法的正确性和有效性．实验结果表明，稳定平台的姿态体积精度由标定前的0.487°降低为0.065°．

关键词

姿态稳定平台 / 运动学标定 / 等效模型 / 关节空间位形优选

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFC3006000)