發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 20:34

【摘要】：隨著人類科技的飛速發(fā)展,當(dāng)前航天技術(shù)更加側(cè)重研究各類星球登陸器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他星球的探索。由于外太空中存有以低重力為主的復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境,使得在地面上建造一套能夠模擬太空重力環(huán)境的裝置成為了當(dāng)務(wù)之急。在當(dāng)今的中國,有關(guān)月球車這類低運(yùn)動(dòng)速度的重力模擬裝置,其研究已經(jīng)較為成熟;而有關(guān)像艙段分離這種高速度的重力模擬裝置,相關(guān)的研究很少。隨著嫦娥五號(hào)發(fā)射日期的臨近,對(duì)縱向分離的艙段進(jìn)行重力補(bǔ)償研究便顯得極為重要。為此,本文以搭建的主動(dòng)懸吊式重力補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)臺(tái)為研究對(duì)象,分析影響模擬精度的因素,采取新的控制算法,來提高系統(tǒng)的重力模擬精度。通過實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證。為分析影響重力補(bǔ)償系統(tǒng)模擬精度的因素,建立了重力補(bǔ)償系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過仿真分析,確定了影響精度的因素有:外部擾動(dòng)、圈間過渡、系統(tǒng)共振、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和時(shí)間滯后等。其中外部擾動(dòng)是由于主動(dòng)分離系統(tǒng)的振動(dòng)而產(chǎn)生;圈間過渡是由于卷筒上鋼絲繩的加速度突變而產(chǎn)生;系統(tǒng)共振是由于外部激振力作用于恒拉力系統(tǒng)而產(chǎn)生。帶入相關(guān)參數(shù),由Matlab分析出各個(gè)因素的影響大小,提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)于轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化與時(shí)間滯后這兩個(gè)因素,通過設(shè)計(jì)新的控制算法來改進(jìn)。通過參數(shù)整定與設(shè)置過渡過程,減小了階躍輸入帶來的震蕩;通過改進(jìn)原有的Smith預(yù)估器降低了系統(tǒng)滯后的影響;為提高系統(tǒng)的魯棒性采用了變論域模糊控制,針對(duì)原有變論域模糊控制中伸縮因子函數(shù)的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了新的伸縮因子表達(dá)式,推理了系統(tǒng)的模糊規(guī)則。仿真表明采用該控制器后系統(tǒng)具有良好的快速性,面對(duì)外界干擾具有良好的魯棒性,能夠降低參數(shù)擾動(dòng)和時(shí)間滯后的不利影響。為驗(yàn)證前述改進(jìn)措施的有效性,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過平行對(duì)照的方法分析了外界擾動(dòng)、圈間過渡、系統(tǒng)剛度等因素對(duì)重力補(bǔ)償精度的影響;通過設(shè)計(jì)的新控制算法,對(duì)比了原有控制器與改進(jìn)后的模糊控制器的性能,表明了重力補(bǔ)償系統(tǒng)采用變論域模糊控制后具有良好的快速性與穩(wěn)定性。綜上所述,本文針對(duì)重力補(bǔ)償系統(tǒng)精度所提出的理論與改進(jìn)措施有效提高了系統(tǒng)的精度。
【圖文】：

圖 1-1 嫦娥五號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖狀地面重力模擬技術(shù)展現(xiàn)出了極高的，且發(fā)展迅速，研發(fā)出了諸多不同合國力得到了長足的發(fā)展后，才開然發(fā)展的時(shí)間很短暫，但是充分發(fā)趕進(jìn)，各大高校和航天院所都有人理有很多種，各有優(yōu)勢(shì)和不足之處地球表面創(chuàng)造出真實(shí)的外太空低重法和飛機(jī)曲線飛行法。第二塊是用擬太空的效果，例如有外力為水�。煌饬槔K上拉力的懸吊法等。

圖 1-2 模擬失重訓(xùn)練水槽浮法法的原理是通過氣足或氣浮軸承噴出高壓氣體來對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)沖擊作用，讓氣體的浮力等于需補(bǔ)償?shù)闹亓16]。氣浮法的天技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展[17]。一般而言，氣浮平臺(tái)能夠在除了 5 個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，在水平方向上的摩擦力很小，補(bǔ)償重力，但是在豎直方向上是無法位移的，極大的限制日本、美國等國家在該方法上推進(jìn)的較早，獲得了很好的示，，為于 2008 年美國維多里亞大學(xué)研制的基于氣浮法的 J系統(tǒng)[18-20]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)也多次建立了水平方向氣浮平模擬的要求。
【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)】：V416.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700227