机电复合式恒力系统设计与分析

发布时间：2023-03-04 11:06

　　随着空间任务开展的不断深入,对地面物理验证试验的要求也越来越高,需提供更加逼真的零重力环境。本文为传统的五自由度卫星模拟器设计了一套机电复合式恒力系统以实现其竖直方向的零重力环境模拟。该系统具有恒力输出精度高、结构简单、体积小、抗干扰性强、成本相对较低和工作时间长等优点。系统主要由机械式被动恒力系统和电磁式主动力补偿系统组成。机械式被动恒力系统为纯机械结构,实现大重量的卸载,电磁式主动力补偿系统能够精确补偿力的残余误差。本文对机电复合式恒力系统进行了总体设计。机械式被动恒力系统是基于刀式凸轮恒力弹簧的,对其核心部件进行了详细设计,分析其误差来源以及影响因素。电磁式主动力补偿系统主要分为作动器和气浮导向装置两部分,选用音圈电机作为作动器并对其原理、特点和数学模型进行了分析。简析了气浮导向装置的工作原理和特点,并进行了选型。本文利用基于试验的神经网络系统辨识的方法对机械式被动恒力系统建立了等价模型,设计并进行物理试验,分析其恒力输出精度,同时收集辨识样本,并将样本分为辨识组与对照组。利用三种不同的神经网络对辨识组样本进行了系统辨识,通过与对照组样本的比较,模糊神经网络具有更好的辨识精度和辨...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 背景与意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 国内外文献综述简析
    1.4 研究内容与结构安排
第2章 机电复合式恒力系统总体设计
    2.1 引言
    2.2 设计指标
    2.3 机电复合式恒力系统组成
    2.4 机械式被动恒力系统设计
        2.4.1 弹簧参数设计
        2.4.2 刀式凸轮设计
    2.5 机械式被动恒力系统误差分析
        2.5.1 机械结构间的摩擦力误差项
        2.5.2 惯性力误差项
        2.5.3 加工装配误差项
        2.5.4 误差项分析总结
    2.6 电磁式主动力补偿系统设计
        2.6.1 音圈电机传递函数设计
        2.6.2 气浮导向装置设计
    2.7 本章小结
第3章 机械式被动恒力系统建模与分析
    3.1 引言
    3.2 基于人工神经网络的系统辨识
        3.2.1 辨识目的和原理
        3.2.2 BP神经网络
        3.2.3 径向基函数的神经网络
        3.2.4 模糊神经网络
    3.3 试验设计与结果分析
        3.3.1 试验设计
        3.3.2 试验结果分析
    3.4 系统辨识结果与误差分析
    3.5 本章小结
第4章 机电复合式恒力系统仿真与分析
    4.1 引言
    4.2 模型参考神经网络控制系统
    4.3 机电复合式恒力系统仿真设计
        4.3.1 参考模型设计
        4.3.2 神经网络控制器和辨识器设计
        4.3.3 控制对象模型设计
        4.3.4 系统总体模型设计
    4.4 仿真试验结果分析
        4.4.1 被控对象模型与参考模型差异的影响
        4.4.2 试验载荷运动状态的影响
        4.4.3 测量误差的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文、专利
致谢



本文编号：3754177