六軸微振動試驗(yàn)平臺的研究.pdf

1、地面振動試驗(yàn)，是檢測航天精密設(shè)備的性能的有效手段。隨著航天精密設(shè)備的要求不斷提高，需要地面振動試驗(yàn)更加準(zhǔn)確的對航天振動環(huán)境進(jìn)行模擬。準(zhǔn)確對航天環(huán)境進(jìn)行模擬再現(xiàn)的重要手段就是多軸振動試驗(yàn)。Stewart機(jī)構(gòu)是一種空間六自由度高精度運(yùn)動平臺，將Stewart機(jī)構(gòu)理論與振動技術(shù)結(jié)合，開展六軸振動技術(shù)的研究具有重大戰(zhàn)略意義。
　　為此，本文提出了一種基于Stewart平臺的六軸微振動試驗(yàn)平臺。采用理論與仿真的方式對六軸微振動試驗(yàn)平臺進(jìn)行研

2、究。其主要工作為：
　　1.對Stewart平臺的動力學(xué)建模的幾種方法進(jìn)行了描述和對比。針對六軸微振動試驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)需求，采用牛頓-歐拉方法在考慮虎克鉸的安裝位置、鉸鏈摩擦力的情況下，對六軸微振動試驗(yàn)平臺的完整動力學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)。利用六軸微振動試驗(yàn)平臺的動力學(xué)模型對鉸鏈摩擦力對平臺動力學(xué)特性的影響進(jìn)行了分析。得出了平臺運(yùn)動速度越大鉸鏈摩擦力對平臺動力學(xué)特性影響越明顯的結(jié)論。提出了使用柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3、>　　2.針對六軸微振動試驗(yàn)平臺需要在振動試驗(yàn)中始終保持良好的結(jié)構(gòu)剛度的要求，提出了一種以平臺最小剛度為優(yōu)化目標(biāo)的構(gòu)型參數(shù)優(yōu)化方案。對平臺的最小剛度計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。利用免疫遺傳算法對六軸微振動試驗(yàn)平臺的構(gòu)型參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了滿足最優(yōu)最小剛度時(shí)平臺的構(gòu)型參數(shù)。
　　3.對柔性球鉸的特性進(jìn)行了分析，確定了柔性球鉸的抗彎剛度系數(shù)、抗扭剛度系數(shù)以及屈服強(qiáng)度與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。利用六軸微振動試驗(yàn)平臺的動力學(xué)模型，求解出了平臺在進(jìn)行振

4、動試驗(yàn)時(shí)球鉸的最大轉(zhuǎn)角和最大受力。對六軸微振動試驗(yàn)平臺的柔性球鉸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過有限元軟件HYPERMESH進(jìn)行強(qiáng)度分析，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的柔性球鉸滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。
　　4.對六軸微振動試驗(yàn)平臺的驅(qū)動器（音圈電機(jī)）進(jìn)行了理論建模。以音圈電機(jī)的輸出位移為反饋設(shè)計(jì)了PID和魯棒PID控制系統(tǒng)。將PID和魯棒PID控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)進(jìn)行對比，得出了魯棒PID控制系統(tǒng)具有更好性能。針對六軸微振動試驗(yàn)平臺，提出了一種基于支腿位移和速度反饋的魯