六自由度隔振平臺的優(yōu)化與控制研究.pdf

1、控制力矩陀螺主要用于衛(wèi)星的姿態(tài)調節(jié)，由于其質量分布不均等因素引起的微振動會導致衛(wèi)星指向精度、分辨率和星上設備壽命等性能參數(shù)的下降。隨著高分辨遙影技術在生活中的作用日益突出，針對力矩陀螺的衛(wèi)星隔振研究具有重大意義。本文提出了基于Stewart機構力矩陀螺隔振方案，在理論建模和仿真分析的基礎上，對力矩陀螺隔振平臺的性能優(yōu)化以及控制系統(tǒng)進行了深入研究。
　　本研究主要內容包括：⑴研究了主被動隔振方案，進行了理論建模和相應的特征分析，并討

2、論了質量比、阻尼比、固有頻率比對于隔振特性的影響，并對被動隔振模塊中的彈簧和阻尼系數(shù)進行了相應的優(yōu)化。對 Stewart機構的條件數(shù)和剛度進行了分析，并采用多目標進化算法對這一對矛盾的參數(shù)進行了優(yōu)化，得到Pareto最優(yōu)前沿面。⑵采用Newton-Euler方法建立了主被動隔振平臺的動力學模型。通過分析壓電材料的特性，建立了作動器輸出力、作動器輸出位移和作動器電壓之間的方程。根據(jù)Stewart隔振平臺支腿的運動學和動力學，得出球鉸力與作

3、動器輸出力之間的關系，進而分析上平臺的動力學，得到隔振平臺的正向動力學模型，并進行了數(shù)值仿真。⑶采用支腿的數(shù)學模型進行支腿隔振性能的仿真分析，并進行了隔振平臺的控制仿真。對比PID控制與魯棒控制對支腿隔振的性能影響，發(fā)現(xiàn)魯棒控制的抗干擾較強，穩(wěn)定性更好。魯棒控制中，研究了Q、R權值矩陣的選取對于LQR控制性能的影響，同時根據(jù)實際情況設計了中間質量的位移、速度的降維觀測器；針對支腿隔振的性能要求設計了H-Infinity控制。最后對隔振平