带柔性梁的Stewart平台的卫星微振动动力学研究

发布时间：2017-07-14 14:08

  本文关键词：带柔性梁的Stewart平台的卫星微振动动力学研究

  更多相关文章： Stewart平台 柔性悬臂梁 Kane方法 固有频率 传递函数 动响应

【摘要】：近年来,航天领域中高精密仪器的使用越来越广泛,这就对航天器适应复杂环境的能力提出了更高的要求。比如装载高分辨率摄像机的高分辨率遥感卫星就需要更好的“超静”力学环境,因此抑制航天器微振动技术的发展具有重大的战略意义。Stewart平台是一种高精度的多自由度隔振平台,对其进行动力学分析有助于隔振技术的深入研究。本文对施加了柔性悬臂梁的Stewart平台进行了包括固有频率、传递函数、模态振型和动响应在内的动力学特性分析,具体如下:(1)采用Kane方法的矩阵形式建立了带有柔性悬臂梁的Stewart隔振平台的非线性动力学模型,并根据卫星微振动和微重力的特点忽略了方程中的几何非线性项和重力项。再根据作动器轴向力的线性假设,建立了平台线性模型的工作空间形式。(2)使用MATLAB对线性动力学模型进行了编程,使用ADAMS建立了隔振平台刚柔耦合仿真模型,获得了系统的固有频率和传递函数的解析结果和仿真结果,验证了理论模型的正确性,并得出系统具有耦合性。分析了有悬臂梁、无悬臂梁和悬臂梁相对于上平台质心的位置对平台整体的固有频率的影响、悬臂梁相对于上平台质心的位置对模态振型的影响和相同基础激励下悬臂梁位置对悬臂梁顶端动响应的影响以及刚性和柔性杆件对其顶端动响应的影响。(3)按各部件的给定尺寸搭建了带有柔性悬臂梁的Stewart平台实物,并进行了纵向正弦扫频实验,测出了纵向的加速度传递函数,与纵向仿真结果对比,再次验证了理论模型的正确性。
【关键词】：Stewart平台 柔性悬臂梁 Kane方法 固有频率 传递函数 动响应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题的研究背景、目的和意义9-15
• 1.3 Stewart隔振平台国内外研究现状15-19
• 1.3.1 Stewart隔振平台建模方法研究现状16
• 1.3.2 Stewart隔振平台振动控制研究现状16-19
• 1.4 本文主要研究内容19-21
• 第2章 带柔性悬臂梁的Stewart平台动力学建模21-37
• 2.1 带基础激励平台模型的描述21-22
• 2.2 基于Kane方程的动力学建模22-36
• 2.2.1 坐标系的描述22-24
• 2.2.2 单个支腿的运动学分析24-27
• 2.2.3 柔性悬臂梁的运动学分析27-28
• 2.2.4 柔性悬臂梁的刚度和阻尼分析28-29
• 2.2.5 作动器轴向力分析29-30
• 2.2.6 平台的动力学建模30-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第3章 模型编程与仿真验证以及动力学分析37-76
• 3.1 固有频率编程与仿真验证37-41
• 3.2 同向传递函数编程与仿真验证41-48
• 3.2.1 激励与输出均为X方向的传递函数对比分析41-43
• 3.2.2 激励与输出均为Y方向的传递函数对比分析43-46
• 3.2.3 激励与输出均为Z方向的传递函数对比分析46-48
• 3.3 不同向位移传递函数对比分析48-52
• 3.3.1 激励与输出为X向和Z向位移传递函数双向对比48-49
• 3.3.2 激励与输出为Y向和Z向位移传递函数双向对比49-50
• 3.3.3 激励与输出为X向和Y向位移传递函数双向对比50-52
• 3.4 悬臂梁对平台固有频率和模态影响对比分析52-57
• 3.4.1 有无悬臂梁和悬臂梁偏心对固有频率影响对比分析52-53
• 3.4.2 悬臂梁正心与偏心的模态振型对比分析53-57
• 3.5 动响应对比分析57-74
• 3.5.1 上平台质心与正心悬臂梁顶端动响应对比分析57-63
• 3.5.2 正心悬臂梁顶端与偏心悬臂梁顶端动响应对比分析63-69
• 3.5.3 正心刚化梁和正心柔性梁顶端动响应对比分析69-74
• 3.6 本章小结74-76
• 第4章 平台实验76-84
• 4.1 实验设备介绍76-77
• 4.2 平台实物介绍77-79
• 4.3 测试平台传递函数的振动台实验79-82
• 4.3.1 实验方案79
• 4.3.2 实验过程79-81
• 4.3.3 实验结果81-82
• 4.4 实验结果与仿真结果对比分析82
• 4.5 本章小结82-84
• 结论84-86
• 参考文献86-92
• 攻读硕士期间发表的学术论文及其他成果92-94
• 致谢94

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本文编号：541365