六自由度隔振平台优化设计与控制

发布时间：2018-07-18 07:14

【摘要】：随着航天技术的蓬勃发展,对卫星上搭载的设备运行环境稳定性要求越来越高,卫星上很大一部分振动干扰来源于——控制力矩陀螺群。控制力矩陀螺群是用于调整卫星姿态的动力部件,在输出低频转矩的同时,产生不利于星体稳定的微振动信号。本课题来源于某航天院所预研项目,目的在于通过设计一种六自由度隔振器来隔离掉陀螺群产生的微振动信号,从而保证星载设备运行环境的稳定性。本文将主要按照以下几部分内容展开论述。1.第一章主要介绍了用于隔振的不同种类材料的性质与应用场合。通过比较选取了最为经济、可靠的螺旋形钢弹簧作为主要隔振部件,辅以橡胶阻尼。另外,介绍了具备六个自由度运动能力的Stewart机构,该机构可以实现六个自由度方向的隔振,满足陀螺群隔振需求。2.隔振平台按照Stewart机构进行总体设计,包含六条同样的支腿。第二章对其中的一条支腿进行了详细地设计。首先,通过动力学仿真软件Adams得到作用于支腿弹簧的载荷和弹簧运动行程,从而根据载荷和运动行程对钢弹簧进行具体设计;其次,对虎克铰和球铰以及套筒进行了改良设计,使得隔振精度更高,支腿各部件更加可靠;最后,对用于承载陀螺群的支架进行了拓扑优化设计,通过优化提高了支架的强度质量比和刚度质量比。3.第三章研究了单自由度隔振的性质。首先,通过理论建模和仿真,得到被动隔振的性质,对低于系统固有频率的干扰信号是没有隔振效果的,并且在固有频率处存在共振峰;针对被动隔振的缺点,提出主被动联合隔振的方法,通过理论建模,得到用于主动控制的最佳反馈信号为速度负反馈,最后通过仿真和实验验证了主被动联合隔振的有效性。4.第四章对整体隔振平台进行了隔振仿真研究。从沿竖直Z轴方向和绕Z轴转动方向验证了整体隔振平台隔振的有效性。
[Abstract]:In chapter 1 , a kind of six - degree - of - freedom vibration isolator is designed to isolate the micro - vibration signal generated by gyro group .
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V441;TB535

【参考文献】