本文關(guān)鍵詞：地面運動基座運動控制研究及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

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【摘要】：隨著載人航天、探月工程、空間合作與對抗等國家戰(zhàn)略需求的不斷上升,以及受空間合作與對抗試驗環(huán)境的局限性,課題組通過將空間合作目標運動用地面運動基座運動控制再現(xiàn)的方式,為空天工程的地面試驗和驗證建立了基礎(chǔ)性平臺。本文以地面運動基座作為研究對象,在其動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,對其運動控制問題進行了研究,并對運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。首先,闡述了地面運動基座的運動控制問題,在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究思路;隨后介紹了本文要用到的一些預(yù)備知識,包括非完整系統(tǒng)和微分平坦系統(tǒng)的概念及性質(zhì),為地面運動基座運動控制問題的研究打下基礎(chǔ)。其次,建立了地面運動基座的數(shù)學(xué)模型,在動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上利用基座的平坦性質(zhì)進行軌跡規(guī)劃,并通過仿真實現(xiàn)了軌跡的生成;隨后在此基礎(chǔ)上提出了主動考慮各種約束的優(yōu)化軌跡規(guī)劃方法,并通過仿真實現(xiàn)了最優(yōu)軌跡的生成,最終規(guī)劃出的軌跡不僅能夠滿足各種約束,而且可以使優(yōu)化性能指標達到最優(yōu)。再次,在系統(tǒng)動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進行泰勒展開,完成系統(tǒng)的近似線性化,然后利用得到的線性系統(tǒng)設(shè)計了反饋控制器。由于在系統(tǒng)近似線性化的過程中會產(chǎn)生干擾項,因此進而設(shè)計了干擾估計器來對干擾項進行估計和補償。通過仿真實現(xiàn)了地面運動基座的軌跡跟蹤控制,且跟蹤效果良好。最后,從地面運動基座運動控制系統(tǒng)的實際功能要求出發(fā),分別對系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,并在此基礎(chǔ)上完成了相應(yīng)器材的選型和實物系統(tǒng)的制作。通過實物運動實驗驗證了本課題組設(shè)計制作的地面運動基座實物可以滿足實際的運動功能要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V416.8;TP273

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本文編號：1177981