恒张力装置跟踪性能研究

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1、全日制学术型硕士学位论文论文题目：恒张力装置跟踪性能研究作者姓名刘坤指导教师孙建辉教授学科专业机械工程所在学院机械工程学院提交日期2015年4月浙江工业大学硕士学位论文恒张力装置跟踪性能研究作者姓名：刘坤指导教师：孙建辉教授浙江工业大学机械工程学院2015年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterStudyontrackingperformanceofconstanttensiondeviceCandidate:KunLiuAdvisor:JianhuiSunProf

2、essorCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyApr2015渐注工业大学学位论文原创性声明本人郑垂声明：所提交的学位论文是本人化导师的指导下，独立进行研究了作所取得的研究成果。除文中己经加ｔＡ标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或樂体ｄ经发表或撰写过的硏究成果，也不含为获得浙江工业大学成其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重耍页献的个人和集体，均。在文中ｙ？明确方式柄明。本人承扭本声明的法律责任作者籍名：纠日期年ｒ月日学位论文版权使用授权书

3、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向图家有关部口或机拘送交论文的复印件和电子版，允许论文被曲閒和借阅。本人授权浙江王业乂学可ｔｕ将本学位论文的全部或部分内容编入材关数据库。、？缩印或扫描等复制手段保巧和汇编本学位论文进行检索，却＾采用影印本学位论义屈于□。１．保密，在年解密后语用本授权书２．不保密因。＂小（请巧Ｗ上相应方框内打）作巧签名：口期年；月韦曰／；：月Ｈ甘师签名：鬥期＆马？於ｆＩ恒张力装置跟踪性能研究摘要地面空间零重力环境模拟随着航空技术的发展日益重要，航天器在地面空间模拟的零重力环境

4、中进行测试，能最大限度的降低航天科研成本，提高航天设备的综合性能，保证航天设备升空后性能指标满足要求，保障航天器在太空的正常飞行。恒张力装置应用于地面空间零重力环境模拟，装置通过无摩擦气缸-活塞输出恒定张力平衡工件重力，通过跟踪机构延长无摩擦气缸-活塞输出力作用行程。论文主要研究重点为恒张力装置中跟踪系统在大行程、可变速度和加速度的情况下的跟踪性能。为解决无摩擦气缸-活塞行程短的问题，采用通过伺服电机跟踪控制虚拟延长无摩擦气缸-活塞行程的方法，缸体跟踪活塞运动，达到在大行程范围内输出恒张力的效果。为降低因气压波动及跟踪部件质量惯性的影响，使用电磁机构产生电磁力补偿气压力，驱使

5、控制恒张力稳定输出。论文的主要内容和研究成果如下：1．总结了地面空间零重力环境模拟方法和国内外研究现状以及恒张力控制方法和应用领域。2．阐述了单套恒张力装置组成与工作原理，做出了恒张力装置中通过伺服电机跟踪的方式虚拟延长张力作用行程的方案。详细分析了电磁力补偿设计原因和和技术指标。3．阐明了跟踪控制的原因及控制原理，分析跟踪控制算法，对跟踪系统进行了动力学分析与仿真，通过实际机构具体参数为计算依据，考虑匹配电机惯量、负载转矩、跟踪速度、功率等因素选择合适的伺服电机型号。4．给出了控制系统的设计方案，控制板卡根据其模块功能分层设计。详细描述了每一层控制板卡的功能，制作出PCB电

6、路板卡，设计出控制器硬件电路和软件实现，并阐述了控制系统自定义的CAN总线和SPI总线通讯协议格式。5．讨论了恒张力装置具体的跟踪性能测试实验方案，进行装置测试实验，分析实验测试结果，实验表明本次设计的恒张力装置电机跟踪控制系统是可靠的，可做到平稳跟踪。实验达到设计指标，充分验证了设计的合理性。关键词：恒张力，跟踪控制，电磁力，电机选型，CAN总线IISTUDYONTRACKINGPERFORMANCEOFCONSTANTTENSIONDEVICEABSTRACTWiththedevelopmentofaviationtechnology,thegroundzerogravi

7、tyspacesimulationisincreasinglyimportant.Aerospaceequipmentsaretestedinthesimulatedzero-gravityenvironmentthatcanmaximizethereductionofaerospaceresearchcosts,improvetheoverallperformanceofaerospaceequipment.Anditalsocanguaranteetheperformanceofaerospacee