懸吊式低重力模擬系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著登月活動的日益頻繁，需要開展的航天任務(wù)也變得多種多樣，如宇航員在月球上漫步，月球車探測儀在月球地面上開展探測活動，建設(shè)及維護(hù)空間站。由于外太空惡劣的自然環(huán)境，這些在地球上很容易完成的任務(wù)，在月球上變得異常艱難。在眾多影響因素中，低重力對宇航員和探測儀的影響是不可忽視的。月球上的低重力環(huán)境會嚴(yán)重影響宇航員的行走及操作，以及一系列的生理和心理活動。同時，重力場的改變對月球車、空間機(jī)器人等機(jī)械裝置的影響是顯而易見的，由于動力輸入輸出的不同

2、，如果不經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計，這些機(jī)械裝置在月球上可能直接損壞。所以，在登陸月球之前，嚴(yán)格的低重力模擬試驗是必不可少的。通過低重力模擬試驗，可以訓(xùn)練宇航員在低重力環(huán)境下的行走作業(yè)技巧，同時可以檢驗月球車和空間機(jī)器人設(shè)計的合理性。
　　本文簡單設(shè)計了低重力模擬系統(tǒng)中的恒拉力系統(tǒng)，包括對電機(jī)、卷筒、繩索等的參數(shù)選取與設(shè)計。對恒拉力系統(tǒng)選取的永磁同步電機(jī)的 SVPWM控制進(jìn)行了仿真分析，同時建立帶負(fù)載永磁同步電機(jī)矢量控制數(shù)學(xué)模型，得到系統(tǒng)速度

3、控制模型。對于恒拉力系統(tǒng)，設(shè)計相位超前位置控制器。提出采用力位混和控制策略，設(shè)計了PI力控制器，并在Simulink中進(jìn)行了低重力模擬的仿真。簡化了低重力模擬系統(tǒng)的模型，將繩索離散成若干個質(zhì)量-彈簧-阻尼單元，然后在 Adams中對簡化后的系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，研究了繩索長度、阻尼和剛度參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，給出低重力模擬試驗選取繩索的依據(jù)。簡單研究了水平隨動系統(tǒng)的控制策略，提出PD控制器和李雅普諾夫非線性控制器相結(jié)合，在補償水平位移偏差的