五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法研究.pdf

1、為了減少空間擾動(dòng)引起的小衛(wèi)星振動(dòng)及位姿改變，確保其空間任務(wù)控制算法的正確性，必須在地面對(duì)其進(jìn)行加載模擬仿真試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)外小衛(wèi)星的地面模擬仿真主要采用了氣浮臺(tái)半物理仿真方法，沒(méi)有對(duì)加裝柔性附件的衛(wèi)星進(jìn)行整體仿真模擬，特別是安裝柔性附件的氣浮平臺(tái)的動(dòng)態(tài)模擬加載方法還未有公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道。
　　本文針對(duì)衛(wèi)星地面模擬仿真存在的局限性，首次提出一種五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法，用來(lái)深入研究和驗(yàn)證小衛(wèi)星在空間擾動(dòng)作用下軌道及姿態(tài)的控制算法的

2、正確性。該方法采用氣浮和吊掛相結(jié)合的方式對(duì)安裝了柔性附件的五自由度氣浮平臺(tái)進(jìn)行重力補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)柔性太陽(yáng)翼進(jìn)行非接觸跟隨加載以模擬其在太空中所受的擾動(dòng)。本文提出的加載方法首次實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星和其柔性附件作為一個(gè)整體在地面進(jìn)行空間擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)抑制柔性太陽(yáng)翼的振動(dòng)和增強(qiáng)其位姿穩(wěn)定性具有重要意義。
　　首先，對(duì)五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載系統(tǒng)進(jìn)行了概述，文中介紹了進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬加載仿真所需的各部分組件、地面控制臺(tái)及氣浮平臺(tái)位姿識(shí)別方法。建立描述

3、氣浮平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，根據(jù)歐拉角法推導(dǎo)的變換矩陣和氣浮平臺(tái)的坐標(biāo)幾何方程建立了五自由度氣浮平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；基于理論力學(xué)和模態(tài)方程推導(dǎo)了理想狀態(tài)下氣浮平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)動(dòng)態(tài)模擬加載方案的提出做了一定的理論鋪墊，對(duì)方案的確定具有重要的指導(dǎo)意義。
　　其次，提出五自由度氣浮平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬加載方法的方案，對(duì)位置跟隨系統(tǒng)、恒力吊掛機(jī)構(gòu)、加載機(jī)械手、冷噴系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析，提出粗跟隨和精跟隨的大范圍跟隨機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了適應(yīng)太陽(yáng)翼大范

4、圍俯仰運(yùn)動(dòng)的恒力吊掛機(jī)構(gòu)，選用三關(guān)節(jié)平面加載機(jī)械手，對(duì)加載過(guò)程中機(jī)械手的軌跡進(jìn)行了規(guī)劃和解算，對(duì)噴嘴噴力進(jìn)行了Fluent仿真分析，確定了噴嘴的設(shè)計(jì)尺寸。
　　再次，對(duì)加載方法的各部分的誤差進(jìn)行了建模和分析，并給出提高精度的相應(yīng)措施。建立了當(dāng)目視覺(jué)和捷聯(lián)慣導(dǎo)位姿識(shí)別的誤差模型，分析了減少誤差的方法；建立了位姿跟隨系統(tǒng)的四級(jí)空間倒立擺模型并對(duì)位置跟隨誤差進(jìn)行了定性分析；對(duì)影響恒力吊掛機(jī)構(gòu)吊掛力和引入的水平干擾力的各個(gè)因素的誤差進(jìn)行了