基于6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的隔振平臺研究.pdf

1、隨著國際上一系列高分辨率航天器的不斷發(fā)展，高頻微振動(dòng)環(huán)境嚴(yán)重影響有效載荷指向精度、分辨率和穩(wěn)定性等重要性能指標(biāo)，因此迫切需要對航天微振動(dòng)干擾進(jìn)行分析、控制和隔離。
　　本文研究了并設(shè)計(jì)了基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度主被動(dòng)隔振平臺，將衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間本體產(chǎn)生的高低頻(5～200HZ)微振動(dòng)與有效載荷（需要精確定定向的光學(xué)系統(tǒng)、測量儀器等）進(jìn)行物理隔離，達(dá)到了減振和隔振的目的。
　　本文系統(tǒng)地研究了多自由度隔振、Stewart平臺的運(yùn)

2、動(dòng)學(xué)、PID控制等理論和技術(shù)，并設(shè)計(jì)了一種基于Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的隔振平臺，完成了以下工作:
　　1、為降低Stewart平臺自由度間的耦合性，提高平臺的運(yùn)動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)高精度控制，需對隔振平臺腿長、鉸接點(diǎn)分布位置等五個(gè)基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文根據(jù)Stewart平臺動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)出加速度雅可比矩陣條件數(shù)與隔振平臺基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的解析關(guān)系，以局部加速度各向同性為優(yōu)化準(zhǔn)則，計(jì)算得到最優(yōu)的隔振平臺總體結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　2、研究和分

3、析Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，是隔振平臺控制和應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的正解是其中難點(diǎn)。針對需要根據(jù)干擾快速作出響應(yīng)的隔振平臺，實(shí)時(shí)控制尤為重要，本文基于李代數(shù)理論，提出一種新型快速數(shù)值算法求解位置正解，相比牛頓-拉夫遜法具有較高求解效率。
　　3、針對高頻振動(dòng)設(shè)計(jì)彈簧阻尼被動(dòng)隔振系統(tǒng)，其對高頻擾動(dòng)具有較高幅值衰減率，對較低頻率（15HZ以下）振動(dòng)無能為力，表現(xiàn)出剛體特性，因此，需同時(shí)采用主動(dòng)控制技術(shù)，在被動(dòng)隔振系統(tǒng)中引入次級振

4、源作動(dòng)器，調(diào)節(jié)其輸出，使其產(chǎn)生的振動(dòng)與干擾源振動(dòng)抵消，隔離低頻干擾，完成了全頻帶主被動(dòng)聯(lián)合隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　4、系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)了隔振平臺。首先理論分析了單自由度隔振系統(tǒng)，同時(shí)采用虛擬樣機(jī)技術(shù)建立隔振平臺支腿模型，支腿的主被動(dòng)隔振系統(tǒng)采用串聯(lián)方式，被動(dòng)隔振采用彈簧阻尼系統(tǒng)，主動(dòng)控制采用PID算法控制作動(dòng)器輸出，理論研究與仿真分析一致，驗(yàn)證了模型的正確性。再根據(jù)支腿的分析結(jié)果，建立六自由度隔振平臺電子樣機(jī)模型，采用試錯(cuò)法確定了較