一种非线性控制的高精度造波系统及方法

摘要

本发明公开一种采用非线性控制的高精度造波系统，包括顺序连接的计算机控制驱动系统、机械传动系统及造波板，计算机控制驱动系统用于产生非线性控制信号，通过机械传动系统驱动造波板作非线性运动。采用非线性控制系统，能造出比线性控制系统更复杂、更多变的波浪，提高造波精度和准确度。根据不同控制精度、响应速度和稳定性等应用需求选择嵌入式系统、可编程控制器或工控机作为计算机控制单元，在保证高精度和高响应速度前提下，增强系统操作灵活性和稳定性，降低维护和保养成本。机械部分采用滚珠丝杠螺母副驱动，采用更稳定的传动结构，提高控制精度和稳定性，保证整个系统在长时间工作下的可靠性。本发明同时公开一种采用非线性控制的高精度造波方法。

主权项

一种非线性控制的高精度造波系统的造波方法，其特征在于：包括顺序连接的计算机控制驱动系统、机械传动系统及造波板，该计算机控制驱动系统用于产生非线性控制信号，并通过机械传动系统驱动造波板作非线性运动；在非线性控制系统中建立了高精度分段离散控制信号与造波板运动的一一对应的控制关系，利用高精度的分段离散控制信号驱动非线性机械传动系统，进而控制造波板按目标波要求进行往复运动；滑块、连杆和造波板间的运动关系是非线性的，连杆包括传动杆、转换臂和水平臂，滑块通过安装轴承连接传动杆，传动杆再以轴承连接转换臂，转换臂则经过支承轴和两端的轴承连接，转换臂再通过水平臂铰接方式连接造波板；其机械传动的数学关系如下： ，其中表示造波板BA的长度；转换臂EC中间通过支承轴D，表示转换臂ED和CD的长度；表示支承轴D和造波板固定端A的连线DA与造波板BA之间的夹角；表示DA和CD之间的夹角；表示水平臂CB和造波板BA之间的夹角；表示转换臂EC和水平臂CB之间的夹角；表示传动杆FE和DA之间的夹角；表示FE与水平方向的夹角；在上式中，表示滑块的运动速度，表示支承轴D和造波板固定端A的连线DA与造波板BA之间的夹角，表示对时间的导数，即角速度。