基于Stewart機(jī)構(gòu)的隔振技術(shù)研究.pdf

1、隨著高分辨率遙感影像在人類社會(huì)生活中作用日益突出,以高分辨遙感衛(wèi)星為代表的高精度航天器必將成為未來(lái)各國(guó)的研究熱點(diǎn)。高分辨率空間系統(tǒng)需要的“超靜意義”力學(xué)環(huán)境受到航天器微振動(dòng)的嚴(yán)重影響。抑制航天器微振動(dòng)的最重要技術(shù)之一是航天器多自由度隔振。Stewart機(jī)構(gòu)是一種空間六自由度高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái),結(jié)合Stewart機(jī)構(gòu)理論與隔振技術(shù),開(kāi)展六自由度隔振技術(shù)的研究具有重大戰(zhàn)略意義。
　　為此,本文提出了基于 Stewart機(jī)構(gòu)的六自由度隔振方

2、案,采用理論建模和仿真分析深入研究基于Stewart機(jī)構(gòu)的隔振技術(shù)。論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.詳細(xì)探討了單自由度被動(dòng)隔振、主動(dòng)隔振和主被動(dòng)聯(lián)合隔振的設(shè)計(jì)方案,對(duì)三種隔振方案進(jìn)行理論建模和特性分析。研究了在不同控制規(guī)律下主動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)特性的影響,得到絕對(duì)位置反饋和絕對(duì)速度反饋能顯著提高低頻隔振性能的結(jié)論。綜合被動(dòng)隔振和主動(dòng)隔振的特性,提出了一種可行的具有較大隔振帶寬的主被動(dòng)聯(lián)合隔振方案,奠定了多自由度隔振的基礎(chǔ)。
　　

3、2.對(duì)單框架控制力矩陀螺在多種工況下的振動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,分析了振動(dòng)的量級(jí)和帶寬。設(shè)計(jì)了控制力矩陀螺六自由度柔性主被動(dòng)聯(lián)合隔振平臺(tái)的一體化結(jié)構(gòu)形式。以柔性虎克鉸和柔性球鉸代替?zhèn)鹘y(tǒng)被動(dòng)鉸鏈,消除了鉸鏈間的碰撞和摩擦。
　　3.研究了以四元數(shù)描述三維空間中物體轉(zhuǎn)動(dòng)的方法,在四維矢量空間中研究隔振平臺(tái)的正向運(yùn)動(dòng)學(xué),導(dǎo)出了形式上簡(jiǎn)單、對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程——八元二次多項(xiàng)式方程組。構(gòu)造了快速收斂的正向求解算法,能快速計(jì)算上平臺(tái)相對(duì)下平臺(tái)的唯

4、一位姿。進(jìn)行了1KHz采樣頻率的動(dòng)態(tài)仿真,結(jié)果表明在進(jìn)行四次迭代計(jì)算后,計(jì)算誤差下降至10-15量級(jí),驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　4.詳細(xì)闡述了以凱恩方法在任務(wù)空間中建立隔振平臺(tái)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型的過(guò)程,以張量的乘法運(yùn)算代替函數(shù)求導(dǎo)運(yùn)算,動(dòng)力學(xué)方程簡(jiǎn)單規(guī)范,編程計(jì)算容易。為獲得較精確的動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果,建立了隔振平臺(tái)的剛?cè)狁詈戏抡嬗?jì)算模型,分析了陀螺群在線振動(dòng)和姿態(tài)振動(dòng)兩種情況下彈簧等柔性構(gòu)件的應(yīng)力動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　5.根據(jù)多剛