空間交會對接HIL仿真試驗系統(tǒng)運動模擬器的研究.pdf

1、空間交會對接半物理（Hardware-in-the-loop，HIL）仿真試驗系統(tǒng)是一個涉及機械、電機、控制工程、系統(tǒng)仿真等多個科研領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。它能夠再現(xiàn)兩飛行器在交會對接過程中的相對運動和相互作用力，模擬交會對接過程的運動學(xué)和動力學(xué)，從而驗證交會能力、常溫及高低溫環(huán)境下的對接能力。HIL仿真試驗?zāi)軌蛳蛭覈奶皆鹿こ毯秃教旒夹g(shù)提供很大的幫助?？臻g交會對接HIL仿真試驗系統(tǒng)主要包括運動模擬器分系統(tǒng)、力采集與動力學(xué)仿真分系統(tǒng)、對接機構(gòu)、

2、溫場分系統(tǒng)等10個分系統(tǒng)。其中，運動模擬器分系統(tǒng)對整個HIL仿真試驗系統(tǒng)的動態(tài)性能影響最大，運動模擬器動態(tài)性能的好壞直接關(guān)系著仿真實驗的成敗。因此，本論文主要研究空間交會對接HIL仿真試驗系統(tǒng)的運動模擬器分系統(tǒng)，主要內(nèi)容如下：
　　1、簡要介紹空間交會對接HIL仿真試驗系統(tǒng)的基本功能、系統(tǒng)組成部分、10個分系統(tǒng)的功能和通信網(wǎng)絡(luò)；主要介紹運動模擬器的組成部分，并提出運動模擬器的四個性能指標（性能指標一、性能指標二、性能指標三、性能指

3、標四）；分析運動模擬器上運動平臺（up motion-platform，UMP）和下運動平臺（down motion-platform，DMP）的結(jié)構(gòu)特性，并研究運動模擬器分系統(tǒng)的DMP——‘3-3’-PSS構(gòu)型并聯(lián)機器人的運動學(xué)。
　　2、設(shè)計運動模擬器的控制系統(tǒng)，完成運動模擬器控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，使運動模擬器滿足性能指標一和性能指標二；完成交流伺服電機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，并運用simuli

4、nk仿真指導(dǎo)實際位置PID參數(shù)整定，使單個運動支鏈滿足性能指標三，從而保證運動模擬器的動態(tài)性能。
　　3、研究雙電機驅(qū)動冗余容錯裝置（Redundant and Fault-Tolerant Actuator Device Driven by Dual Motor，RFTADDDM）的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、運動學(xué)、工作狀態(tài)、以及通過兩個實驗來驗證RFTADDDM的兩個特殊功能，同時也得出DMP的運動支鏈（雙電機驅(qū)動冗余容錯系統(tǒng)）滿足