六軸微振動試驗平臺的研究.pdf

1、地面振動試驗，是檢測航天精密設(shè)備的性能的有效手段。隨著航天精密設(shè)備的要求不斷提高，需要地面振動試驗更加準確的對航天振動環(huán)境進行模擬。準確對航天環(huán)境進行模擬再現(xiàn)的重要手段就是多軸振動試驗。Stewart機構(gòu)是一種空間六自由度高精度運動平臺，將Stewart機構(gòu)理論與振動技術(shù)結(jié)合，開展六軸振動技術(shù)的研究具有重大戰(zhàn)略意義。
　　為此，本文提出了一種基于Stewart平臺的六軸微振動試驗平臺。采用理論與仿真的方式對六軸微振動試驗平臺進行研

2、究。其主要工作為：
　　1.對Stewart平臺的動力學建模的幾種方法進行了描述和對比。針對六軸微振動試驗平臺的設(shè)計需求，采用牛頓-歐拉方法在考慮虎克鉸的安裝位置、鉸鏈摩擦力的情況下，對六軸微振動試驗平臺的完整動力學模型進行了推導。利用六軸微振動試驗平臺的動力學模型對鉸鏈摩擦力對平臺動力學特性的影響進行了分析。得出了平臺運動速度越大鉸鏈摩擦力對平臺動力學特性影響越明顯的結(jié)論。提出了使用柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

3、>　　2.針對六軸微振動試驗平臺需要在振動試驗中始終保持良好的結(jié)構(gòu)剛度的要求，提出了一種以平臺最小剛度為優(yōu)化目標的構(gòu)型參數(shù)優(yōu)化方案。對平臺的最小剛度計算公式進行了推導。利用免疫遺傳算法對六軸微振動試驗平臺的構(gòu)型參數(shù)進行了優(yōu)化，得到了滿足最優(yōu)最小剛度時平臺的構(gòu)型參數(shù)。
　　3.對柔性球鉸的特性進行了分析，確定了柔性球鉸的抗彎剛度系數(shù)、抗扭剛度系數(shù)以及屈服強度與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。利用六軸微振動試驗平臺的動力學模型，求解出了平臺在進行振

4、動試驗時球鉸的最大轉(zhuǎn)角和最大受力。對六軸微振動試驗平臺的柔性球鉸進行了設(shè)計。通過有限元軟件HYPERMESH進行強度分析，驗證了所設(shè)計的柔性球鉸滿足強度設(shè)計要求。
　　4.對六軸微振動試驗平臺的驅(qū)動器（音圈電機）進行了理論建模。以音圈電機的輸出位移為反饋設(shè)計了PID和魯棒PID控制系統(tǒng)。將PID和魯棒PID控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)進行對比，得出了魯棒PID控制系統(tǒng)具有更好性能。針對六軸微振動試驗平臺，提出了一種基于支腿位移和速度反饋的魯