基于電磁作動器的Stewart隔振平臺振動主動控制研究.pdf

1、航天器在軌運行期間主要受到一種振動幅值較小，頻率范圍較廣的抖動響應(yīng)，即微振動的影響。由于振動幅值很小，微振動的影響常常被忽略。然而，對于高精度的航天器來說，微振動會影響其姿態(tài)穩(wěn)定度和有效載荷的精確指向，迫切需要引入隔振裝置來降低微振動對高精度航天器的影響。Stewart平臺作為一種典型的并聯(lián)機構(gòu)，具有剛度大、承重力強和精度高等優(yōu)點，在隔振領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用基于電磁作動器的6-DOF Stewart隔振平臺對航天器微振動問題進

2、行主動控制研究，主要研究內(nèi)容包括以下幾方面：
　　首先介紹了本文采用的電磁作動器的隔振原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計。簡述了與電磁作動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)的電磁場基本理論；在此基礎(chǔ)上，闡述了電磁作動器的工作原理和隔振原理；提出了電磁作動器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該遵循的一些原則，并給出了作動器的具體結(jié)構(gòu)；通過軟件仿真計算和實驗測定的方式得到了作動器的重要參數(shù)-力常數(shù)，兩者的對比驗證了作動器結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性。
　　建立了基礎(chǔ)激勵作用下 Stewart

3、隔振平臺的動力學方程。采用 Newton-Euler法，對支腿和上平臺進行了運動學分析和動力學分析，得到了任務(wù)空間下的6個自由度的動力學方程；根據(jù)微振動的工作環(huán)境對動力學方程進行了線性化處理。
　　采用遺傳算法對平臺進行了動力學各向同性優(yōu)化，得到了 Stewart隔振平臺的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)。對線性化的動力學方程的剛度矩陣和阻尼矩陣進行了解耦，保證平臺具有良好的運動學特性；在解耦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一個基于固有頻率的動力學各項同性指標；

4、采用遺傳算法對平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化，基于優(yōu)化結(jié)果采用Solidworks軟件建立了平臺的3-D模型以驗證其裝配特性，并在實驗室中制造了實際模型。
　　采用H∞魯棒控制算法對Stewart隔振平臺進行了微振動環(huán)境下的振動主動控制研究。仿真結(jié)果表明在目標頻率范圍內(nèi)能達到預(yù)期的控制目標,為主動控制實驗的進行打下了良好的基礎(chǔ)；對 Stewart平臺進行正弦掃頻實驗，驗證了動力學模型的準確性以及H∞魯棒控制算法在Stewart平臺振動主動