本文關(guān)鍵詞：六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的研究

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【摘要】：地面振動(dòng)試驗(yàn),是檢測(cè)航天精密設(shè)備的性能的有效手段。隨著航天精密設(shè)備的要求不斷提高,需要地面振動(dòng)試驗(yàn)更加準(zhǔn)確的對(duì)航天振動(dòng)環(huán)境進(jìn)行模擬。準(zhǔn)確對(duì)航天環(huán)境進(jìn)行模擬再現(xiàn)的重要手段就是多軸振動(dòng)試驗(yàn)。Stewart機(jī)構(gòu)是一種空間六自由度高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái),將Stewart機(jī)構(gòu)理論與振動(dòng)技術(shù)結(jié)合,開(kāi)展六軸振動(dòng)技術(shù)的研究具有重大戰(zhàn)略意義。為此,本文提出了一種基于Stewart平臺(tái)的六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)。采用理論與仿真的方式對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行研究。其主要工作為:1.對(duì)Stewart平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模的幾種方法進(jìn)行了描述和對(duì)比。針對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)需求,采用牛頓-歐拉方法在考慮虎克鉸的安裝位置、鉸鏈摩擦力的情況下,對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的完整動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)。利用六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)鉸鏈摩擦力對(duì)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性的影響進(jìn)行了分析。得出了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度越大鉸鏈摩擦力對(duì)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性影響越明顯的結(jié)論。提出了使用柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。2.針對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)需要在振動(dòng)試驗(yàn)中始終保持良好的結(jié)構(gòu)剛度的要求,提出了一種以平臺(tái)最小剛度為優(yōu)化目標(biāo)的構(gòu)型參數(shù)優(yōu)化方案。對(duì)平臺(tái)的最小剛度計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。利用免疫遺傳算法對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)型參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了滿足最優(yōu)最小剛度時(shí)平臺(tái)的構(gòu)型參數(shù)。3.對(duì)柔性球鉸的特性進(jìn)行了分析,確定了柔性球鉸的抗彎剛度系數(shù)、抗扭剛度系數(shù)以及屈服強(qiáng)度與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。利用六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型,求解出了平臺(tái)在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)球鉸的最大轉(zhuǎn)角和最大受力。對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的柔性球鉸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元軟件HYPERMESH進(jìn)行強(qiáng)度分析,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的柔性球鉸滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。4.對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)器(音圈電機(jī))進(jìn)行了理論建模。以音圈電機(jī)的輸出位移為反饋設(shè)計(jì)了PID和魯棒PID控制系統(tǒng)。將PID和魯棒PID控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比,得出了魯棒PID控制系統(tǒng)具有更好性能。針對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái),提出了一種基于支腿位移和速度反饋的魯棒PID控制。通過(guò)在SIMULINK對(duì)六軸微振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有良好的正弦信號(hào)跟蹤能力和抗干擾能力。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V416.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1146643