空間交會(huì)對(duì)接HIL仿真試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模擬器的研究.pdf

1、空間交會(huì)對(duì)接半物理（Hardware-in-the-loop，HIL）仿真試驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)涉及機(jī)械、電機(jī)、控制工程、系統(tǒng)仿真等多個(gè)科研領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。它能夠再現(xiàn)兩飛行器在交會(huì)對(duì)接過程中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互作用力，模擬交會(huì)對(duì)接過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，從而驗(yàn)證交會(huì)能力、常溫及高低溫環(huán)境下的對(duì)接能力。HIL仿真試驗(yàn)?zāi)軌蛳蛭覈?guó)的探月工程和航天技術(shù)提供很大的幫助?？臻g交會(huì)對(duì)接HIL仿真試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括運(yùn)動(dòng)模擬器分系統(tǒng)、力采集與動(dòng)力學(xué)仿真分系統(tǒng)、對(duì)接機(jī)構(gòu)、

2、溫場(chǎng)分系統(tǒng)等10個(gè)分系統(tǒng)。其中，運(yùn)動(dòng)模擬器分系統(tǒng)對(duì)整個(gè)HIL仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響最大，運(yùn)動(dòng)模擬器動(dòng)態(tài)性能的好壞直接關(guān)系著仿真實(shí)驗(yàn)的成敗。因此，本論文主要研究空間交會(huì)對(duì)接HIL仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模擬器分系統(tǒng)，主要內(nèi)容如下：
　　1、簡(jiǎn)要介紹空間交會(huì)對(duì)接HIL仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的基本功能、系統(tǒng)組成部分、10個(gè)分系統(tǒng)的功能和通信網(wǎng)絡(luò)；主要介紹運(yùn)動(dòng)模擬器的組成部分，并提出運(yùn)動(dòng)模擬器的四個(gè)性能指標(biāo)（性能指標(biāo)一、性能指標(biāo)二、性能指標(biāo)三、性能指

3、標(biāo)四）；分析運(yùn)動(dòng)模擬器上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（up motion-platform，UMP）和下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（down motion-platform，DMP）的結(jié)構(gòu)特性，并研究運(yùn)動(dòng)模擬器分系統(tǒng)的DMP——‘3-3’-PSS構(gòu)型并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)。
　　2、設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)模擬器的控制系統(tǒng)，完成運(yùn)動(dòng)模擬器控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，使運(yùn)動(dòng)模擬器滿足性能指標(biāo)一和性能指標(biāo)二；完成交流伺服電機(jī)的速度控制模型傳遞函數(shù)推導(dǎo)和位置PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，并運(yùn)用simuli

4、nk仿真指導(dǎo)實(shí)際位置PID參數(shù)整定，使單個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈滿足性能指標(biāo)三，從而保證運(yùn)動(dòng)模擬器的動(dòng)態(tài)性能。
　　3、研究雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)冗余容錯(cuò)裝置（Redundant and Fault-Tolerant Actuator Device Driven by Dual Motor，RFTADDDM）的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工作狀態(tài)、以及通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證RFTADDDM的兩個(gè)特殊功能，同時(shí)也得出DMP的運(yùn)動(dòng)支鏈（雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)冗余容錯(cuò)系統(tǒng)）滿足