本文關(guān)鍵詞：恒張力裝置跟蹤性能研究

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【摘要】：地面空間零重力環(huán)境模擬隨著航空技術(shù)的發(fā)展日益重要,航天器在地面空間模擬的零重力環(huán)境中進(jìn)行測試,能最大限度的降低航天科研成本,提高航天設(shè)備的綜合性能,保證航天設(shè)備升空后性能指標(biāo)滿足要求,保障航天器在太空的正常飛行。恒張力裝置應(yīng)用于地面空間零重力環(huán)境模擬,裝置通過無摩擦氣缸-活塞輸出恒定張力平衡工件重力,通過跟蹤機(jī)構(gòu)延長無摩擦氣缸-活塞輸出力作用行程。論文主要研究重點(diǎn)為恒張力裝置中跟蹤系統(tǒng)在大行程、可變速度和加速度的情況下的跟蹤性能。為解決無摩擦氣缸-活塞行程短的問題,采用通過伺服電機(jī)跟蹤控制虛擬延長無摩擦氣缸-活塞行程的方法,缸體跟蹤活塞運(yùn)動(dòng),達(dá)到在大行程范圍內(nèi)輸出恒張力的效果。為降低因氣壓波動(dòng)及跟蹤部件質(zhì)量慣性的影響,使用電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電磁力補(bǔ)償氣壓力,驅(qū)使控制恒張力穩(wěn)定輸出。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下:1.總結(jié)了地面空間零重力環(huán)境模擬方法和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及恒張力控制方法和應(yīng)用領(lǐng)域。2.闡述了單套恒張力裝置組成與工作原理,做出了恒張力裝置中通過伺服電機(jī)跟蹤的方式虛擬延長張力作用行程的方案。詳細(xì)分析了電磁力補(bǔ)償設(shè)計(jì)原因和和技術(shù)指標(biāo)。3.闡明了跟蹤控制的原因及控制原理,分析跟蹤控制算法,對(duì)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析與仿真,通過實(shí)際機(jī)構(gòu)具體參數(shù)為計(jì)算依據(jù),考慮匹配電機(jī)慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、跟蹤速度、功率等因素選擇合適的伺服電機(jī)型號(hào)。4.給出了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,控制板卡根據(jù)其模塊功能分層設(shè)計(jì)。詳細(xì)描述了每一層控制板卡的功能,制作出PCB電路板卡,設(shè)計(jì)出控制器硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn),并闡述了控制系統(tǒng)自定義的CAN總線和SPI總線通訊協(xié)議格式。5.討論了恒張力裝置具體的跟蹤性能測試實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行裝置測試實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果,實(shí)驗(yàn)表明本次設(shè)計(jì)的恒張力裝置電機(jī)跟蹤控制系統(tǒng)是可靠的,可做到平穩(wěn)跟蹤。實(shí)驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),充分驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：恒張力 跟蹤控制 電磁力 電機(jī)選型 CAN總線
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V416.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 選題背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 零重力環(huán)境模擬現(xiàn)狀11-16
• 1.2.2 恒張力控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景16-19
• 1.3 課題研究目標(biāo)及內(nèi)容19-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章 恒張力裝置系統(tǒng)構(gòu)成及原理21-31
• 2.1 恒張力裝置總設(shè)計(jì)21-22
• 2.2 恒張力裝置工作原理22-23
• 2.3 電磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-26
• 2.3.1 電磁力補(bǔ)償分析23-25
• 2.3.2 電磁力裝置設(shè)計(jì)25-26
• 2.4 系統(tǒng)傳感器參數(shù)26-29
• 2.4.1 激光位移傳感器26-27
• 2.4.2 力傳感器27-28
• 2.4.3 霍爾傳感器28-29
• 2.5 被測工件運(yùn)動(dòng)模擬裝置29-30
• 2.6 恒張力裝置控制與調(diào)試難點(diǎn)30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 伺服跟蹤系統(tǒng)31-45
• 3.1 跟蹤控制原因31-32
• 3.2 跟蹤控制原理32-34
• 3.3 跟蹤控制算法34-36
• 3.4 跟蹤機(jī)構(gòu)模型36-40
• 3.5 交流伺服電機(jī)選型40-44
• 3.5.1 慣性匹配40-41
• 3.5.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算41
• 3.5.3 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算41-42
• 3.5.4 功率計(jì)算42-43
• 3.5.5 電機(jī)參數(shù)選擇討論43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 恒張力裝置控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)45-73
• 4.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概述45-46
• 4.2 母板卡硬件電路設(shè)計(jì)46-50
• 4.2.1 母板卡功能分析46-47
• 4.2.2 Ethernet接.電路設(shè)計(jì)47-50
• 4.3 控制板卡硬件電路設(shè)計(jì)50-54
• 4.3.1 現(xiàn)場CAN總線電路設(shè)計(jì)51-53
• 4.3.2 激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)53-54
• 4.4 電機(jī)板卡硬件電路設(shè)計(jì)54-60
• 4.4.1 電機(jī)板卡電源模塊55-57
• 4.4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接57-60
• 4.5 電磁力板卡硬件電路設(shè)計(jì)60-63
• 4.6 力傳感器采樣板卡硬件電路設(shè)計(jì)63-65
• 4.7 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)65-72
• 4.7.1 母板卡程序設(shè)計(jì)65-67
• 4.7.2 控制板卡程序設(shè)計(jì)67-69
• 4.7.3 功能板卡程序設(shè)計(jì)69-72
• 4.8 本章小結(jié)72-73
• 第5章 恒張力裝置測試實(shí)驗(yàn)73-87
• 5.1 恒張力裝置跟蹤平臺(tái)73-74
• 5.2 恒張力裝置實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)74-75
• 5.3 測試輔助實(shí)驗(yàn)75-79
• 5.3.1 控制盒整裝調(diào)試75-76
• 5.3.2 激光位移傳感器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.3.3 電磁力標(biāo)定實(shí)驗(yàn)77-78
• 5.3.4 上位機(jī)界面控制操作實(shí)驗(yàn)78-79
• 5.4 模擬運(yùn)動(dòng)測試實(shí)驗(yàn)79-81
• 5.5 激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集測試實(shí)驗(yàn)81-82
• 5.6 跟蹤性能測試實(shí)驗(yàn)82-86
• 5.7 本章小結(jié)86-87
• 第6章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 研究總結(jié)87-88
• 6.2 研究展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 致謝92-93
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果93

【參考文獻(xiàn)】

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1 錢家驪;電磁鐵吸力公式的討論[J];電工技術(shù)雜志;2001年01期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曲鳳麗;汽車網(wǎng)絡(luò)研究及CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膬?yōu)化[D];浙江大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：857422