基于電磁作動(dòng)器的Stewart隔振平臺(tái)振動(dòng)主動(dòng)控制研究.pdf

1、航天器在軌運(yùn)行期間主要受到一種振動(dòng)幅值較小，頻率范圍較廣的抖動(dòng)響應(yīng)，即微振動(dòng)的影響。由于振動(dòng)幅值很小，微振動(dòng)的影響常常被忽略。然而，對(duì)于高精度的航天器來(lái)說(shuō)，微振動(dòng)會(huì)影響其姿態(tài)穩(wěn)定度和有效載荷的精確指向，迫切需要引入隔振裝置來(lái)降低微振動(dòng)對(duì)高精度航天器的影響。Stewart平臺(tái)作為一種典型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有剛度大、承重力強(qiáng)和精度高等優(yōu)點(diǎn)，在隔振領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用基于電磁作動(dòng)器的6-DOF Stewart隔振平臺(tái)對(duì)航天器微振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)

2、行主動(dòng)控制研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面：
　　首先介紹了本文采用的電磁作動(dòng)器的隔振原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)述了與電磁作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的電磁場(chǎng)基本理論；在此基礎(chǔ)上，闡述了電磁作動(dòng)器的工作原理和隔振原理；提出了電磁作動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該遵循的一些原則，并給出了作動(dòng)器的具體結(jié)構(gòu)；通過(guò)軟件仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方式得到了作動(dòng)器的重要參數(shù)-力常數(shù)，兩者的對(duì)比驗(yàn)證了作動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性。
　　建立了基礎(chǔ)激勵(lì)作用下 Stewart

3、隔振平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程。采用 Newton-Euler法，對(duì)支腿和上平臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析，得到了任務(wù)空間下的6個(gè)自由度的動(dòng)力學(xué)方程；根據(jù)微振動(dòng)的工作環(huán)境對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了線性化處理。
　　采用遺傳算法對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)各向同性優(yōu)化，得到了 Stewart隔振平臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)線性化的動(dòng)力學(xué)方程的剛度矩陣和阻尼矩陣進(jìn)行了解耦，保證平臺(tái)具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性；在解耦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)基于固有頻率的動(dòng)力學(xué)各項(xiàng)同性指標(biāo)；

4、采用遺傳算法對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，基于優(yōu)化結(jié)果采用Solidworks軟件建立了平臺(tái)的3-D模型以驗(yàn)證其裝配特性，并在實(shí)驗(yàn)室中制造了實(shí)際模型。
　　采用H∞魯棒控制算法對(duì)Stewart隔振平臺(tái)進(jìn)行了微振動(dòng)環(huán)境下的振動(dòng)主動(dòng)控制研究。仿真結(jié)果表明在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)能達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo),為主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)；對(duì) Stewart平臺(tái)進(jìn)行正弦掃頻實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性以及H∞魯棒控制算法在Stewart平臺(tái)振動(dòng)主動(dòng)