本文關(guān)鍵詞：氣浮臺平動控制及不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 氣浮仿真實驗臺 不平衡力矩 冷噴氣系統(tǒng) 控制器設(shè)計

【摘要】：氣浮臺可作為一種在太空環(huán)境下模擬無摩擦情況下的運(yùn)動設(shè)備,其可以在地面上為衛(wèi)星及其他航天器提供一個近乎真實的運(yùn)動環(huán)境,是地面全物理仿真實驗中的一個不可或缺的組成部件。本課題中兩個氣浮臺分別代表軌道器與上升器,通過設(shè)計及制造球碗-球面軸承,垂向運(yùn)動機(jī)構(gòu),二級冷噴氣推力器等系統(tǒng),使得臺體具備六自由度。本文首先確定采用歐拉角方式對姿態(tài)平臺的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行描述,另外結(jié)合大地坐標(biāo)系,軌道坐標(biāo)系,本體坐標(biāo)系,建立了氣浮臺體各子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(質(zhì)心移動數(shù)學(xué)等式,位置平臺與姿態(tài)平臺各自的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)模型,機(jī)電傳動模型)。在Matlab/Simulink中編寫配套程序,搭建相應(yīng)模塊,為后續(xù)實際物理系統(tǒng)裝配與聯(lián)調(diào)打好了基礎(chǔ)。針對不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)和冷噴氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析,采用不同備選控制方案構(gòu)建相應(yīng)的控制器,得到系統(tǒng)在各控制器下對應(yīng)的仿真曲線,進(jìn)而進(jìn)行對比分析,選取最佳控制方案。除此之外,選用合適器件構(gòu)建整體氣浮臺系統(tǒng)。工控機(jī)為控制器;雙軸傾角傳感器測量姿態(tài)平臺運(yùn)動狀態(tài);步進(jìn)電機(jī)與直線模組為不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu);無線傳輸模塊將氣浮臺臺上工控機(jī)與地面工控機(jī)相連接,進(jìn)行臺體位置及姿態(tài)信息等數(shù)據(jù)的交換。設(shè)計軟件系統(tǒng),編寫控制程序進(jìn)行地面全物理仿真測試實驗。
【關(guān)鍵詞】：氣浮仿真實驗臺 不平衡力矩 冷噴氣系統(tǒng) 控制器設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V416.8;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的來源及研究意義8-9
• 1.1.1 課題的來源8
• 1.1.2 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-13
• 1.2.1 國外研究歷史與現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究歷史與現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容13-16
• 1.3.1 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)及其控制方案設(shè)計14
• 1.3.2 平動系統(tǒng)及其控制方案設(shè)計14-16
• 第2章 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立及分析16-36
• 2.1 姿態(tài)描述方案16
• 2.2 坐標(biāo)系系統(tǒng)設(shè)定16-17
• 2.3 各坐標(biāo)系間傳遞矩陣的推導(dǎo)17-20
• 2.4 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)可行性分析20-24
• 2.5 電機(jī)傳動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立24-27
• 2.6 姿態(tài)平臺數(shù)學(xué)模型建立27-32
• 2.7 姿態(tài)傳感器數(shù)學(xué)模型建立32-35
• 2.7.1 動力學(xué)等式32-34
• 2.7.2 運(yùn)動學(xué)等式34-35
• 2.8 平動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第3章 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)控制器設(shè)計及測試36-60
• 3.1 單軸簡化模型分析測試36-41
• 3.2 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)之模糊控制器設(shè)計41-47
• 3.3 模糊控制方案仿真測試47-50
• 3.4 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)之質(zhì)心反解+PID控制器設(shè)計50-54
• 3.5 質(zhì)心反解方案仿真測試54-58
• 3.6 兩種不平衡力矩補(bǔ)償方案對比分析58-59
• 3.7 本章小結(jié)59-60
• 第4章 平動系統(tǒng)控制器設(shè)計及測試60-72
• 4.1 平動系統(tǒng)之棒-棒控制器設(shè)計60-62
• 4.2 平動系統(tǒng)之PID+PWM控制器設(shè)計62-65
• 4.3 平動系統(tǒng)之PID+PWPF控制器設(shè)計65-70
• 4.4 多組平動系統(tǒng)控制方案對比分析70-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第5章 系統(tǒng)搭建與全物理實驗72-84
• 5.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計72-73
• 5.1.1 不平衡力矩補(bǔ)償系統(tǒng)硬件框圖72
• 5.1.2 平動系統(tǒng)硬件框圖72-73
• 5.2 硬件系統(tǒng)測試73-79
• 5.2.1 不平衡力矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)73-75
• 5.2.2 姿態(tài)反饋機(jī)構(gòu)75-78
• 5.2.3 平動機(jī)構(gòu)78-79
• 5.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計79-81
• 5.4 全物理實驗觀測81-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-85
• 參考文獻(xiàn)85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的專利87-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 白龍;戈新生;;基于李群離散變分積分子3D擺姿態(tài)動力學(xué)研究[J];北京信息科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

2 王軼卿,趙英凱;基于Bang-Bang控制的倒立擺系統(tǒng)擺起和鎮(zhèn)定[J];機(jī)械與電子;2004年08期

3 李延斌,包鋼,王祖溫,呂彥東;三自由度氣浮臺自動平衡系統(tǒng)動力學(xué)建模[J];中國慣性技術(shù)學(xué)報;2005年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王捷冰;五自由度氣浮仿真試驗臺位置和姿態(tài)控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 黃燕;規(guī)則自調(diào)整的自適應(yīng)模糊控制研究[D];汕頭大學(xué);2003年

3 郭清晨;常值推力姿態(tài)控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 吳國瑞;基于專家PID控制的三相電壓型PWM整流器的研究與設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2013年

5 畢凱;基于高速采集卡及LabVIEW在電力線通信中對實時信道和噪聲仿真系統(tǒng)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

，

本文編號：1035434