火箭推进剂加注装置优化设计与阻抗控制研究

发布时间：2017-07-25 18:36

  本文关键词：火箭推进剂加注装置优化设计与阻抗控制研究

  更多相关文章： 结构优化 阻抗控制 环境参数在线估计 多自由度柔顺力控制

【摘要】：火箭推进剂的加注是火箭发射前至关重要的准备环节。由于推进剂具有剧毒和强烈的腐蚀性,其加注工作要求严格且风险大危险性高,所以实现推进剂加注的无人化和自动化不仅有助于提高加注效率而且可以大大降低操作人员的危险性。火箭在发射准备时,会受到风力等外界因素的影响而产生无规律的自由运动,所以在设计火箭推进剂加注装置时,不仅要求要具有各自由度运动能力,还应具有一定的柔顺性,这样才不会在箭体活门接口处产生过大的接触力或力矩,对箭体造成损伤。因此本课题需要研究Stewart平台的结构优化设计,以使系统功率最小降低运行成本;研究位置伺服系统的特性,以尽可能拓展位置环频宽;研究力控制系统的特性,以使保证系统稳定且有符合期望的接触力。为使设计出符合要求的Stewart平台,本文以使系统功率最小为目标函数,用遗传算法对平台进行优化设计,并对优化结构进行验证。对液压动力机构进行设计后,建立了平台的位置伺服系统控制模型,并采用动压反馈的方法提高单通道的阻尼比,提高了位置环的各自由度频宽。在位置环的基础上,采用阻抗控制策略建立力环控制系统,并分析了其稳定性及影响因素。由于经典阻抗控制器,在环境参数未知的情况下,对力跟踪的快速性和准确性不是很好。本文依据Lyapunov稳定性定理,设计出基于反馈力误差的环境在线参数估计器,并找到了Lyapunov能量函数,推导出该控制器参数的调整规律,并分析了其稳定性。最后,对两种控制策略进行了相同条件下的多自由度柔顺控制联合仿真,证明了环境在线参数估计策略良好的力控制性能。
【关键词】：结构优化 阻抗控制 环境参数在线估计 多自由度柔顺力控制
【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】：2015
【分类号】：V43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题来源及研究目的和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究目的和意义9-10
• 1.2 Stewart平台研究概况及应用10-13
• 1.2.1 Stewart平台的研究概况10
• 1.2.2 Stewart平台的应用10-13
• 1.3 Stewart平台的结构优化设计研究13-14
• 1.4 机器人柔顺控制研究概况14-18
• 1.4.1 经典控制策略14-16
• 1.4.2 现代控制策略16-17
• 1.4.3 智能控制策略17-18
• 1.5 机器人柔顺控制研究的关键问题18
• 1.6 本文研究的主要内容18-20
• 第2章 火箭推进剂加注装置的总体设计20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 火箭推进剂加注装置系统的总体方案20-21
• 2.2.1 火箭推进剂加注装置系统概述20-21
• 2.3 火箭推进剂加注装置Stewart平台的结构优化设计21-36
• 2.3.1 Stewart平台的设计指标与要求21-22
• 2.3.2 Stewart平台优化设计的理论基础22-27
• 2.3.3 Stewart平台的结构优化设计27-34
• 2.3.4 优化结果分析34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 火箭推进剂加注装置控制系统分析37-56
• 3.1 引言37
• 3.2 火箭推进剂加注装置控制系统模型37-55
• 3.2.1 位置控制系统建模与性能分析37-42
• 3.2.2 力控制系统设计与分析42-49
• 3.2.3 环境参数未知时平台的力控制分析与仿真49-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第4章 火箭推进剂加注装置力控制仿真56-73
• 4.1 引言56
• 4.2 系统柔顺力控制联合仿真56-72
• 4.2.1 动态对接过程力控制仿真56-61
• 4.2.2 多自由度柔顺力跟踪仿真61-72
• 4.3 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 简历82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 高道祥;薛定宇;陈大力;;机器人位置/力混合鲁棒自适应控制[J];系统仿真学报;2007年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李正义;机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D];华中科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 崔二巍;运载火箭集成式自动对接脱落连接器研究[D];南京理工大学;2014年

，

本文编号：572734