本文選題：恒拉力控制 + 回路成型　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：空間技術(shù)的研究是一項(xiàng)復(fù)雜的工程,不僅是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的展現(xiàn),也具有很高的經(jīng)濟(jì)與科學(xué)價(jià)值。隨著我國(guó)在航天領(lǐng)域的逐步發(fā)展,尤其是在深空探測(cè),空間站在軌服務(wù)等領(lǐng)域的進(jìn)步,對(duì)于我國(guó)自主研制的空間結(jié)構(gòu)的需求也變得非常迫切。在進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)的研究過(guò)程中,為空間機(jī)構(gòu)的地面測(cè)試搭建空間環(huán)境模擬平臺(tái)是很重要的一個(gè)組成部分�？臻g機(jī)構(gòu)低重力模擬平臺(tái)就是為我國(guó)空間機(jī)構(gòu)的研究提供模擬太空中低重力環(huán)境的設(shè)備。恒拉力系統(tǒng)是低重力模擬平臺(tái)的主要部分,主要通過(guò)反饋控制技術(shù)為空間結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)提供恒定的拉力以抵消機(jī)構(gòu)自身的重力,實(shí)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)在地面上的運(yùn)動(dòng)模擬。本文首先介紹了現(xiàn)有的懸吊法低重力模擬設(shè)備并分析了它們的運(yùn)行特點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)有的“內(nèi)外環(huán)控制策略”,提出了輸出力矩進(jìn)行恒拉力控制的方法,并針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的恒拉力系統(tǒng)模型進(jìn)行機(jī)理建模,并進(jìn)行線性化得到恒拉力系統(tǒng)的線性化模型。針對(duì)建立的恒拉力系統(tǒng)模型中的撓性環(huán)節(jié),本文摒棄了常規(guī)的基于乘性不確定性的魯棒控制器設(shè)計(jì)方法,而采用了基于互質(zhì)因式分解的H?回路成型設(shè)計(jì)方法對(duì)恒拉力系統(tǒng)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì),并討論了在對(duì)象參數(shù)變化引起系統(tǒng)撓性攝動(dòng)的情況下,所設(shè)計(jì)的控制器的魯棒性。然后針對(duì)鋼絲繩的撓性,討論了鋼絲繩橫向諧振與縱向諧振對(duì)于系統(tǒng)的影響。針對(duì)使用電機(jī)輸出力矩進(jìn)行恒拉力控制方法所帶來(lái)的摩擦問(wèn)題,本文研究了對(duì)摩擦行為進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的摩擦模型,并選用lugre摩擦模型設(shè)計(jì)基于摩擦觀測(cè)器的前饋摩擦補(bǔ)償,在所設(shè)計(jì)的控制器的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。針對(duì)實(shí)際的恒拉力系統(tǒng),探討了傳感器噪聲對(duì)于摩擦補(bǔ)償效果的影響。最后,基于實(shí)際的工程項(xiàng)目背景,對(duì)恒拉力系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析,并設(shè)計(jì)了恒拉力系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)以及一些故障狀態(tài)的處理方法,給出了恒拉力系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[Abstract]:The research of space technology is a complex project, which is not only the display of a country's comprehensive strength, but also of high economic and scientific value.With the development of spaceflight in our country, especially in the fields of deep space exploration and space station in orbit, the demand of space structure developed by our country is very urgent.In the research of space structure, it is an important part to build a space environment simulation platform for the ground test of space mechanism.The low gravity simulation platform of space mechanism is the equipment to simulate the low gravity environment in space for the research of space mechanism in China.The constant tension system is the main part of the low gravity simulation platform. The feedback control technology provides constant tension for the experiment of the space structure to counteract the gravity of the mechanism itself and realize the motion simulation of the space structure on the ground.In this paper, the existing suspension low gravity simulation equipment is introduced and their operation characteristics are analyzed.Aiming at the existing "internal and external loop control strategy", a method of constant tension control of output torque is proposed, and the mechanism model of the existing model of constant tension system in laboratory is modeled, and the linearization model of constant tension system is obtained by linearization.Aiming at the flexible link in the established model of constant tension system, this paper abandons the conventional robust controller design method based on multiplicative uncertainty, and adopts the H?The loop forming design method is used to design the controller of the constant tension system and the robustness of the controller is discussed in the case of the flexible perturbation caused by the change of the object parameters.Then the influence of transverse resonance and longitudinal resonance of wire rope on the system is discussed.Aiming at the friction problem caused by the method of constant tension force control using motor output torque, the friction model of mathematical description of friction behavior is studied in this paper, and the lugre friction model is selected to design feedforward friction compensation based on friction observer.Based on the designed controller, the system is simulated.The effect of sensor noise on friction compensation is discussed for the actual constant tension system.Finally, based on the actual project background, the realization of the constant tension system is analyzed, and the software structure of the constant tension system and some methods to deal with the fault state are designed, and the debugging results of the constant tension system are given.
【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】：2017
【分類號(hào)】：V416.8;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1734281