本文關(guān)鍵詞：五自由度模擬器關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)分析

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【摘要】：隨著空間科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,世界各國(guó)越來越重視空間資源的開發(fā)與利用,空間飛行器的交會(huì)對(duì)接、空間站建立、深空探測(cè)等技術(shù)已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。因此,利用地面模擬器進(jìn)行空間任務(wù)的物理仿真,以及應(yīng)用模擬器完善在軌維護(hù)與服務(wù)等技術(shù)越來越重要,在我國(guó)未來的空間任務(wù)中扮演著十分重要的角色。本文針對(duì)五自由度模擬器研制和試驗(yàn)中的問題,進(jìn)行了五自由度模擬器的整體方案設(shè)計(jì)。針對(duì)豎直方向自由度擴(kuò)展,設(shè)計(jì)了多種重力補(bǔ)償方案。對(duì)其關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu),如氣墊、球軸承、冷噴氣系統(tǒng)的構(gòu)成以及參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。之后,為了消除模擬器的主要干擾力矩——重力力矩,設(shè)計(jì)分析了自動(dòng)平衡系統(tǒng),包括該系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)功能及硬件構(gòu)成等。進(jìn)一步設(shè)計(jì)了五自由度模擬器的自動(dòng)平衡的控制算法,并對(duì)控制過程中所需的軟硬件構(gòu)成進(jìn)行了分析。針對(duì)五自由度模擬器姿態(tài)和軌跡控制的地面演示驗(yàn)證需求,分析設(shè)計(jì)了五自由度模擬器的推力和力矩的控制策略,包括對(duì)推力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分配和合成。針對(duì)五自由度模擬器開展衛(wèi)星交會(huì)對(duì)接試驗(yàn),對(duì)五自由度的三軸姿態(tài)角控制以及位置路徑規(guī)劃進(jìn)行了詳細(xì)分析,設(shè)計(jì)了一種快速穩(wěn)定的控制算法,提高了五自由度模擬器在空間交會(huì)對(duì)接過程中的試驗(yàn)效率以及位姿機(jī)動(dòng)精度。最后對(duì)設(shè)計(jì)完成的五自由度模擬器進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),包括自動(dòng)配平實(shí)驗(yàn)、位置逼近實(shí)驗(yàn)、繞飛實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了本文提出的自動(dòng)配平控制系統(tǒng)、推力分配控制策略以及路徑規(guī)劃方法的正確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V416.8

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本文編號(hào)：1219671