發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 10:55

【摘要】：宇航員的地面低重力實(shí)驗(yàn)對于載人航天任務(wù)是必不可少的環(huán)節(jié)。為了解決在多宇航員協(xié)同訓(xùn)練中懸吊式低重力系統(tǒng)的局限性所帶來的問題,提出了支撐式重力補(bǔ)償?shù)姆桨浮６鴮?shí)現(xiàn)支撐式重力補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是對支撐式平面位置隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行低干擾力的設(shè)計(jì)。首先,本文對支撐式平面隨動(dòng)系統(tǒng)的需求與原理進(jìn)行了分析,提出了一種基于平面自由二連桿的支撐式平面位置隨動(dòng)系統(tǒng)方案,并進(jìn)行了設(shè)計(jì)及研制�；赟imulink Real-time模塊對控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)與程序進(jìn)行了設(shè)計(jì),搭建了支撐式平面隨動(dòng)平臺(tái),用于驗(yàn)證方案與隨動(dòng)控制策略的可行性。其次,基于拉格朗日方法建立了平面隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。基于對目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的拆解,對整體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了等效的拆分,減小了后續(xù)分析的難度。通過數(shù)值計(jì)算的方法,對影響干擾力的因素進(jìn)行了分析,得到了桿長、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向與連桿構(gòu)型對干擾力影響的趨勢。確定了桿長相等,初始夾角為90°的初始構(gòu)型具有最小的干擾力。并得到了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向與初始構(gòu)型方向成0°~45°時(shí)有較小干擾力的結(jié)論。然后,基于運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型,對平面位置隨動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。提出了兩種隨動(dòng)策略并進(jìn)行了分析計(jì)算,設(shè)計(jì)了以電機(jī)速度環(huán)為內(nèi)環(huán)的帶有速度前饋的隨動(dòng)控制器。通過Adams與Matlab聯(lián)合仿真完成了對兩種隨動(dòng)策略的驗(yàn)證,從干擾力的角度對兩種隨動(dòng)策略進(jìn)行了對比分析。最后,在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成了平面位置隨動(dòng)的功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了兩種隨動(dòng)策略的實(shí)際可行性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)的靜止問題,設(shè)計(jì)了控制死區(qū),并進(jìn)一步對PID控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)。通過兩種不同運(yùn)動(dòng)激勵(lì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了兩種隨動(dòng)策略均能在對加速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)下完成平面位置隨動(dòng)。對于較平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng),雙自由度隨動(dòng)策略控制有著較好的隨動(dòng)性能,所受的干擾力較小。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文通常,在地面進(jìn)行低重力模擬有以下幾種在地面上制造能夠按照重力加速度的大重環(huán)境[9]。利用這種原理的主要為落塔于航天器的失重實(shí)驗(yàn)，而拋物線飛行法主能模擬出最為接近真實(shí)的失重環(huán)境，缺點(diǎn)境且成本較高，且空間受到嚴(yán)重限制，無顯。世界上著名的落井和落塔主要有美國井、德國的布萊梅落塔。近年來，我國國進(jìn)落塔設(shè)施，，用于開展微重力實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)用拋物線飛行法進(jìn)行低重力環(huán)境模擬的機(jī)

局限性明顯。世界上著名的落井和落塔主要有美國 Lewis 研究的北海道落井、德國的布萊梅落塔。近年來，我國國家微重力實(shí)具有國際先進(jìn)落塔設(shè)施，用于開展微重力實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)研究[12,13] 1-7 為飛機(jī)用拋物線飛行法進(jìn)行低重力環(huán)境模擬的機(jī)動(dòng)路線圖[圖 1-6 中國科學(xué)院落塔與落艙[12]
【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】：2018
【分類號(hào)】：V416.5

【參考文獻(xiàn)】

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9 徐國政,陳勇;基于Matlab/xPCTarget的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2005年01期

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本文編號(hào)：2604353