五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法研究
本文關(guān)鍵詞：五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法研究 出處：《沈陽(yáng)理工大學(xué)》2016年碩士論文 論文類(lèi)型：學(xué)位論文
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【摘要】：為了減少空間擾動(dòng)引起的小衛(wèi)星振動(dòng)及位姿改變,確保其空間任務(wù)控制算法的正確性,必須在地面對(duì)其進(jìn)行加載模擬仿真試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)外小衛(wèi)星的地面模擬仿真主要采用了氣浮臺(tái)半物理仿真方法,沒(méi)有對(duì)加裝柔性附件的衛(wèi)星進(jìn)行整體仿真模擬,特別是安裝柔性附件的氣浮平臺(tái)的動(dòng)態(tài)模擬加載方法還未有公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道。本文針對(duì)衛(wèi)星地面模擬仿真存在的局限性,首次提出一種五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法,用來(lái)深入研究和驗(yàn)證小衛(wèi)星在空間擾動(dòng)作用下軌道及姿態(tài)的控制算法的正確性。該方法采用氣浮和吊掛相結(jié)合的方式對(duì)安裝了柔性附件的五自由度氣浮平臺(tái)進(jìn)行重力補(bǔ)償,同時(shí)對(duì)柔性太陽(yáng)翼進(jìn)行非接觸跟隨加載以模擬其在太空中所受的擾動(dòng)。本文提出的加載方法首次實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星和其柔性附件作為一個(gè)整體在地面進(jìn)行空間擾動(dòng)實(shí)驗(yàn),對(duì)抑制柔性太陽(yáng)翼的振動(dòng)和增強(qiáng)其位姿穩(wěn)定性具有重要意義。首先,對(duì)五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載系統(tǒng)進(jìn)行了概述,文中介紹了進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬加載仿真所需的各部分組件、地面控制臺(tái)及氣浮平臺(tái)位姿識(shí)別方法。建立描述氣浮平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系,根據(jù)歐拉角法推導(dǎo)的變換矩陣和氣浮平臺(tái)的坐標(biāo)幾何方程建立了五自由度氣浮平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;基于理論力學(xué)和模態(tài)方程推導(dǎo)了理想狀態(tài)下氣浮平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)動(dòng)態(tài)模擬加載方案的提出做了一定的理論鋪墊,對(duì)方案的確定具有重要的指導(dǎo)意義。其次,提出五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法的方案,對(duì)位置跟隨系統(tǒng)、恒力吊掛機(jī)構(gòu)、加載機(jī)械手、冷噴系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析,提出粗跟隨和精跟隨的大范圍跟隨機(jī)構(gòu),創(chuàng)新設(shè)計(jì)了適應(yīng)太陽(yáng)翼大范圍俯仰運(yùn)動(dòng)的恒力吊掛機(jī)構(gòu),選用三關(guān)節(jié)平面加載機(jī)械手,對(duì)加載過(guò)程中機(jī)械手的軌跡進(jìn)行了規(guī)劃和解算,對(duì)噴嘴噴力進(jìn)行了Fluent仿真分析,確定了噴嘴的設(shè)計(jì)尺寸。再次,對(duì)加載方法的各部分的誤差進(jìn)行了建模和分析,并給出提高精度的相應(yīng)措施。建立了當(dāng)目視覺(jué)和捷聯(lián)慣導(dǎo)位姿識(shí)別的誤差模型,分析了減少誤差的方法;建立了位姿跟隨系統(tǒng)的四級(jí)空間倒立擺模型并對(duì)位置跟隨誤差進(jìn)行了定性分析;對(duì)影響恒力吊掛機(jī)構(gòu)吊掛力和引入的水平干擾力的各個(gè)因素的誤差進(jìn)行了定量計(jì)算和分析;對(duì)加載機(jī)械手的加載誤差進(jìn)行了分析。最后,結(jié)合Ansys和Adams軟件建立五自由度氣浮平臺(tái)的剛?cè)峄旌夏Ｐ?并對(duì)加載方法進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了加載方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V448.2
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，本文編號(hào)：1325174
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