空間對(duì)接半物理仿真平臺(tái)研究.pdf

1、空間對(duì)接半物理仿真平臺(tái)用于地面上模擬和再現(xiàn)真實(shí)空間兩飛行器對(duì)接過程,是在飛行器對(duì)接機(jī)構(gòu)研制初期對(duì)其性能及對(duì)接初始條件進(jìn)行研究的半物理仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、對(duì)接動(dòng)力學(xué)解算系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)模擬器系統(tǒng)和溫場(chǎng)系統(tǒng)等組成,可以模擬不同溫度環(huán)境下和不同對(duì)接初始條件下的兩飛行器交會(huì)、對(duì)接過程。在地面上開展空間對(duì)接實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)我國(guó)的航天載人和探月工程等提供了很大的幫助。本論文的主要工作內(nèi)容如下:
　　1、空間對(duì)接半物理仿真平臺(tái)的總體設(shè)

2、計(jì)方案。本文首先介紹半物理仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求,根據(jù)其需求進(jìn)行了仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。其中包括,方案設(shè)計(jì)原理、仿真平臺(tái)組成、仿真系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　2、6-PSS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析。首先對(duì)6-PSS機(jī)構(gòu)進(jìn)行自由度解算、運(yùn)動(dòng)學(xué)反解。之后,進(jìn)行了6-PSS進(jìn)行雅可比矩陣的計(jì)算,分析各個(gè)支鏈的速度和加速度情況,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模。
　　3、仿真平臺(tái)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。本課題中采

3、用的是基于反射內(nèi)存網(wǎng)的分布式控制系統(tǒng)布局。根據(jù)實(shí)際開發(fā)需要選擇了反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步機(jī)制。詳細(xì)地的闡述了反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議設(shè)計(jì)。最后,搭建反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實(shí)際的內(nèi)存讀寫速度測(cè)試和分系統(tǒng)傳輸速度測(cè)試,結(jié)果完全滿足仿真平臺(tái)的控制周期要求。
　　4、仿真平臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)建模與PID控制。對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬器的直流伺服電機(jī)模型和絲杠機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模;之后,詳細(xì)地討論了線性PID控制器和非線性PID控制器設(shè)計(jì)原理。對(duì)