本文關鍵詞：飛行器月面垂直分離模擬試驗臺研究

  更多相關文章： 分離模擬 動力學模型 動力學仿真 重力補償模型 恒拉力控制

【摘要】：為了模擬嫦娥五號的上升器與著陸器在月面低重力環(huán)境下的分離過程,需要在地球重力環(huán)境下設計分離模擬試驗臺,模擬上升器的特性并對其進行重力補償。本文完成了試驗臺的設計工作,研究了飛行器分離動力學和重力補償技術(shù)。根據(jù)試驗臺的功能與性能要求,對比各種低重力模擬方式,選擇懸掛式的重力補償方案,滿足瞬間分離過程對重力補償?shù)囊?設計了重力補償裝置以及承載該裝置的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。利用APDL建立網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的有限元模型,并進行了模態(tài)分析與靜力學分析。設計了可調(diào)節(jié)式的五圓餅型和矩形塊-圓餅型上升器模擬件,具有較高的模擬準確度。設計了傾斜臺和二維移動平臺,可以模擬不同著陸月面的情況,同時研究了傾斜臺的運動特性。為驗證試驗臺對分離試驗的有效性,從理論上建立地面5自由度和月面6自由度的分離動力學模型,利用Simulink仿真模塊分析兩種模型的運動過程。建立地面環(huán)境與月面環(huán)境的ADAMS虛擬樣機模型,驗證理論模型的求解結(jié)果。建立多種傾斜角度的試驗臺仿真模型并進行動力學分析,研究傾斜臺傾斜角度對分離過程的影響。為模擬月面的低重力環(huán)境,研究了重力補償技術(shù)。根據(jù)重力補償裝置的工作過程,建立了懸掛式的重力補償模型,并分析了開環(huán)系統(tǒng)的性能。利用對稱根軌跡法及極點配置法,設計了直接輸出反饋控制器,使得補償系統(tǒng)形成閉環(huán)的恒拉力控制系統(tǒng),提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性與快速響應性。研究了補償系統(tǒng)的抗干擾性,分析了干擾對系統(tǒng)的影響。
【關鍵詞】：分離模擬 動力學模型 動力學仿真 重力補償模型 恒拉力控制
【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】：2016
【分類號】：V416.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.1.1 課題的來源9
• 1.1.2 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析10-17
• 1.2.1 空間重力環(huán)境模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.2 分離機構(gòu)仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 國內(nèi)外文獻綜述的簡析16-17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 垂直分離模擬試驗臺的結(jié)構(gòu)設計19-38
• 2.1 垂直分離試驗臺的技術(shù)要求19
• 2.1.1 分離試驗臺主要功能要求19
• 2.1.2 分離試驗臺的主要性能要求19
• 2.2 分離試驗臺系統(tǒng)總體方案設計19-21
• 2.3 重力補償裝置的設計21-24
• 2.3.1 補償裝置總體設計21-22
• 2.3.2 吊裝高度的確定22-23
• 2.3.3 緩沖彈簧的設計23-24
• 2.4 網(wǎng)架的設計24-26
• 2.4.1 網(wǎng)架的特點及ANSYS APDL的應用24
• 2.4.2 網(wǎng)架的設計分析24-26
• 2.5 上升器模擬件的設計26-32
• 2.5.1 質(zhì)量慣量模擬技術(shù)26-28
• 2.5.2 上升器坐標系的定義與質(zhì)量特性28
• 2.5.3 上升器模擬件的設計28-32
• 2.6 傾斜臺的設計與分析32-36
• 2.6.1 傾斜臺的設計32-33
• 2.6.2 傾斜臺的運動分析33-34
• 2.6.3 傾斜臺的ADAMS仿真34-36
• 2.7 二維移動平臺的設計36-37
• 2.7.1 吊裝及鋼絲繩調(diào)整過程36
• 2.7.2 二維移動平臺的結(jié)構(gòu)設計36-37
• 2.8 本章小結(jié)37-38
• 第3章 飛行器分離動力學分析38-54
• 3.1 地面5自由度的分離動力學模型38-43
• 3.1.1 建模假設及坐標系的定義38-39
• 3.1.2 上升器模擬件的動能推導39-40
• 3.1.3 廣義力的求解40-43
• 3.1.4 拉格朗日方程的建立43
• 3.2 月面6自由度的分離動力學模型43-47
• 3.2.1 建模假設及坐標系的定義43-44
• 3.2.2 上升器的動能推導44
• 3.2.3 廣義力的求解44-46
• 3.2.4 拉格朗日方程的建立46-47
• 3.3 動力學方程組的求解與結(jié)果分析47-49
• 3.3.1 動力學方程組的構(gòu)型分析47
• 3.3.2 動力學方程組的求解47-48
• 3.3.3 兩種模型仿真結(jié)果的分析48-49
• 3.4 ADAMS仿真與對比分析49-51
• 3.4.1 仿真模型的建立49-50
• 3.4.2 仿真結(jié)果的分析50-51
• 3.5 不同傾斜角度時的仿真結(jié)果分析51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第4章 重力補償裝置控制系統(tǒng)分析54-64
• 4.1 補償控制方案的設計54
• 4.2 補償控制系統(tǒng)的設計54-63
• 4.2.1 重力補償裝置的建模與分析54-58
• 4.2.2 控制器的設計58-61
• 4.2.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-71
• 致謝71

，

本文編號：651196