【摘要】：宇航員的地面低重力實驗對于載人航天任務是必不可少的環(huán)節(jié)。為了解決在多宇航員協(xié)同訓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償?shù)姆桨�。而實現(xiàn)支撐式重力補償?shù)年P鍵是對支撐式平面位置隨動系統(tǒng)進行低干擾力的設計。首先,本文對支撐式平面隨動系統(tǒng)的需求與原理進行了分析,提出了一種基于平面自由二連桿的支撐式平面位置隨動系統(tǒng)方案,并進行了設計及研制�；赟imulink Real-time模塊對控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)與程序進行了設計,搭建了支撐式平面隨動平臺,用于驗證方案與隨動控制策略的可行性。其次,基于拉格朗日方法建立了平面隨動系統(tǒng)的動力學模型�；趯δ繕说倪\動的拆解,對整體動力學模型進行了等效的拆分,減小了后續(xù)分析的難度。通過數(shù)值計算的方法,對影響干擾力的因素進行了分析,得到了桿長、目標運動方向與連桿構(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。并得到了目標運動方向與初始構(gòu)型方向成0°~45°時有較小干擾力的結(jié)論。然后,基于運動學與動力學模型,對平面位置隨動系統(tǒng)的閉環(huán)控制進行了設計。提出了兩種隨動策略并進行了分析計算,設計了以電機速度環(huán)為內(nèi)環(huán)的帶有速度前饋的隨動控制器。通過Adams與Matlab聯(lián)合仿真完成了對兩種隨動策略的驗證,從干擾力的角度對兩種隨動策略進行了對比分析。最后,在實驗平臺上完成了平面位置隨動的功能驗證實驗。驗證了兩種隨動策略的實際可行性。根據(jù)實驗中目標的靜止問題,設計了控制死區(qū),并進一步對PID控制器進行了設計改進。通過兩種不同運動激勵實驗,驗證了兩種隨動策略均能在對加速運動和勻速運動下完成平面位置隨動。對于較平穩(wěn)的運動,雙自由度隨動策略控制有著較好的隨動性能,所受的干擾力較小。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文通常,在地面進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驗，而拋物線飛行法主能模擬出最為接近真實的失重環(huán)境，缺點境且成本較高，且空間受到嚴重限制，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，我國國進落塔設施，，用于開展微重力實驗的各項用拋物線飛行法進行低重力環(huán)境模擬的機

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，我國國家微重力實具有國際先進落塔設施，用于開展微重力實驗的各項研究[12,13] 1-7 為飛機用拋物線飛行法進行低重力環(huán)境模擬的機動路線圖[圖 1-6 中國科學院落塔與落艙[12]
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V416.5

【參考文獻】

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本文編號：2604353