五自由度氣浮平臺動態(tài)模擬加載方法研究.pdf

1、為了減少空間擾動引起的小衛(wèi)星振動及位姿改變，確保其空間任務(wù)控制算法的正確性，必須在地面對其進行加載模擬仿真試驗。目前國內(nèi)外小衛(wèi)星的地面模擬仿真主要采用了氣浮臺半物理仿真方法，沒有對加裝柔性附件的衛(wèi)星進行整體仿真模擬，特別是安裝柔性附件的氣浮平臺的動態(tài)模擬加載方法還未有公開文獻報道。
　　本文針對衛(wèi)星地面模擬仿真存在的局限性，首次提出一種五自由度氣浮平臺動態(tài)模擬加載方法，用來深入研究和驗證小衛(wèi)星在空間擾動作用下軌道及姿態(tài)的控制算法的

2、正確性。該方法采用氣浮和吊掛相結(jié)合的方式對安裝了柔性附件的五自由度氣浮平臺進行重力補償，同時對柔性太陽翼進行非接觸跟隨加載以模擬其在太空中所受的擾動。本文提出的加載方法首次實現(xiàn)了小衛(wèi)星和其柔性附件作為一個整體在地面進行空間擾動實驗，對抑制柔性太陽翼的振動和增強其位姿穩(wěn)定性具有重要意義。
　　首先，對五自由度氣浮平臺動態(tài)模擬加載系統(tǒng)進行了概述，文中介紹了進行動態(tài)模擬加載仿真所需的各部分組件、地面控制臺及氣浮平臺位姿識別方法。建立描述

3、氣浮平臺運動的坐標系，根據(jù)歐拉角法推導(dǎo)的變換矩陣和氣浮平臺的坐標幾何方程建立了五自由度氣浮平臺的運動學(xué)方程；基于理論力學(xué)和模態(tài)方程推導(dǎo)了理想狀態(tài)下氣浮平臺的動力學(xué)方程，對動態(tài)模擬加載方案的提出做了一定的理論鋪墊，對方案的確定具有重要的指導(dǎo)意義。
　　其次，提出五自由度氣浮平臺動態(tài)模擬加載方法的方案，對位置跟隨系統(tǒng)、恒力吊掛機構(gòu)、加載機械手、冷噴系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計和分析，提出粗跟隨和精跟隨的大范圍跟隨機構(gòu)，創(chuàng)新設(shè)計了適應(yīng)太陽翼大范

4、圍俯仰運動的恒力吊掛機構(gòu)，選用三關(guān)節(jié)平面加載機械手，對加載過程中機械手的軌跡進行了規(guī)劃和解算，對噴嘴噴力進行了Fluent仿真分析，確定了噴嘴的設(shè)計尺寸。
　　再次，對加載方法的各部分的誤差進行了建模和分析，并給出提高精度的相應(yīng)措施。建立了當目視覺和捷聯(lián)慣導(dǎo)位姿識別的誤差模型，分析了減少誤差的方法；建立了位姿跟隨系統(tǒng)的四級空間倒立擺模型并對位置跟隨誤差進行了定性分析；對影響恒力吊掛機構(gòu)吊掛力和引入的水平干擾力的各個因素的誤差進行了