地面运动基座运动控制研究及系统结构设计

发布时间：2017-11-12 23:04

  本文关键词：地面运动基座运动控制研究及系统结构设计

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【摘要】：随着载人航天、探月工程、空间合作与对抗等国家战略需求的不断上升,以及受空间合作与对抗试验环境的局限性,课题组通过将空间合作目标运动用地面运动基座运动控制再现的方式,为空天工程的地面试验和验证建立了基础性平台。本文以地面运动基座作为研究对象,在其动力学模型的基础上,对其运动控制问题进行了研究,并对运动控制系统结构进行了设计。首先,阐述了地面运动基座的运动控制问题,在此基础上提出了本文的研究思路;随后介绍了本文要用到的一些预备知识,包括非完整系统和微分平坦系统的概念及性质,为地面运动基座运动控制问题的研究打下基础。其次,建立了地面运动基座的数学模型,在动力学模型的基础上利用基座的平坦性质进行轨迹规划,并通过仿真实现了轨迹的生成;随后在此基础上提出了主动考虑各种约束的优化轨迹规划方法,并通过仿真实现了最优轨迹的生成,最终规划出的轨迹不仅能够满足各种约束,而且可以使优化性能指标达到最优。再次,在系统动力学模型的基础上,对系统进行泰勒展开,完成系统的近似线性化,然后利用得到的线性系统设计了反馈控制器。由于在系统近似线性化的过程中会产生干扰项,因此进而设计了干扰估计器来对干扰项进行估计和补偿。通过仿真实现了地面运动基座的轨迹跟踪控制,且跟踪效果良好。最后,从地面运动基座运动控制系统的实际功能要求出发,分别对系统的机械结构和电气结构进行了设计,并在此基础上完成了相应器材的选型和实物系统的制作。通过实物运动实验验证了本课题组设计制作的地面运动基座实物可以满足实际的运动功能要求。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V416.8;TP273

【参考文献】

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本文编号：1177981