空間對接半物理仿真平臺研究.pdf

1、空間對接半物理仿真平臺用于地面上模擬和再現(xiàn)真實空間兩飛行器對接過程,是在飛行器對接機構(gòu)研制初期對其性能及對接初始條件進行研究的半物理仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由六自由度運動平臺、對接動力學(xué)解算系統(tǒng)、運動模擬器系統(tǒng)和溫場系統(tǒng)等組成,可以模擬不同溫度環(huán)境下和不同對接初始條件下的兩飛行器交會、對接過程。在地面上開展空間對接實驗研究,對我國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、空間對接半物理仿真平臺的總體設(shè)

2、計方案。本文首先介紹半物理仿真系統(tǒng)的設(shè)計需求,根據(jù)其需求進行了仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計。其中包括,方案設(shè)計原理、仿真平臺組成、仿真系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和各個分系統(tǒng)的設(shè)計。
　　2、6-PSS并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)與動力學(xué)分析。首先對6-PSS機構(gòu)進行自由度解算、運動學(xué)反解。之后,進行了6-PSS進行雅可比矩陣的計算,分析各個支鏈的速度和加速度情況,在此基礎(chǔ)上運用拉格朗日動力學(xué)方程進行了動力學(xué)建模。
　　3、仿真平臺通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。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)計了網(wǎng)絡(luò)時鐘同步機制。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。最后,搭建反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)進行了實際的內(nèi)存讀寫速度測試和分系統(tǒng)傳輸速度測試,結(jié)果完全滿足仿真平臺的控制周期要求。
　　4、仿真平臺機電系統(tǒng)建模與PID控制。對運動模擬器的直流伺服電機模型和絲杠機械傳動系統(tǒng)進行建模;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)計原理。對