巡视器地面六分之一重力模拟中控制的研究

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1、国内图书分类号:TP202.2学校代码：10213国际图书分类号:623密级：公开工学硕士学位论文巡视器地面六分之一重力模拟中的控制研究硕士研究生：孟瑶导师：齐乃明教授申请学位：工学硕士学科、专业：飞行器设计所在单位：航天工程系答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP202.2U.D.C.:623ADissertationfortheDegreeofM.Eng.TheStudyofControlSystemDesignonLunarGravitySimulatorinanEarthGravityEnvironmentCandidate：M

2、engYaoSupervisor：Prof.QiNaimingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpacecraftDesignUnit：Dept.ofAstronauticsEngineeringDateofOralExamination：July,2010universityHarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于独特的空间位置和潜在资源，月球成为人类开展深空探测的首选目标，也是人类向外层空间发展的理想基地和前哨站。然而，月球重力加速度约为地球的1/6，在

3、地球上进行月面巡视器低重力试验时，必须在地球g重力加速度环境下复现1/6g环境下巡视器的受力情况。为了实现此目标，需要恒拉力机构产生1/6mg的拉力，同时保证伺服系统适应大范围、高精度的伺服需求，确保拉力总是垂直向上。本文主要研究巡视器地面低重力模拟系统中的伺服控制问题，利用天车与跟踪平台作为执行机构；采用二级控制的控制方案来实现对月球巡视器大范围、高精度的伺服跟踪。其中，天车实现伺服控制系统大范围的需求；跟踪平台实现高精度的需求。两级装置各自发挥自身的优势，互相补充共同完成伺服任务。在实现二级控制的过程中，由于天车与跟踪平台的动力学耦合，使得跟踪平台控制系统中产生正反馈信号，导致其失

4、稳。本文采用限幅电路的方法限制了正反馈信号，从而解决了系统的发散问题。此外本文还完成了控制系统执行机构选型、控制流程设计、控制算法分析等工作。通过仿真分析可以看出，伺服系统的稳态误差、动态误差等反应控制系统性能的参数均达到了试验要求；加之该方案经过多方验证，证明该方案有较强的工程实践性。所以利用该方案实现伺服系统大范围、高精度的伺服要求是可行的。关键词：二级控制；位置伺服系统；低重力模拟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDuetotheuniquelocationandpotentialresourcesofspace,thelunarnotonlyhasbecome

5、aprimetargetofchoicefordeepspaceexploration,butalsoistheidealouterbaseandoutpostsforthespacetechniquedevelopment.However,thegravityoflunarisonly1/6ofthegravityinearthgravityenvironment.Soifwewanttosimulatethegravityoflunaronearth,wemustmake1/6mgoflunarsurfacevehicle(LSV)inearthgravityenvironment

6、.Toachievethisgoal,itneedthespecialorganizationgenerate5/6mgconstantpullandmustmaintaintheservosystemadapttoawiderange,highprecisionservodemand.Inthisthesis,accordingtothe1/6gravitysimulatorsystem,theservosystemhasbecomethecoreproblemofthispaper.Theservosystem,usingcraneandsuspensionplatformasth

7、eactor,adoptsthedual-stageservostrategytomeetthelarge-scale,highprecisionservoneeds.Intheservosystem,thecraneservosystemisusedtoachievethedemandofwiderange,suspensionplatformforhighaccuracyrequirements.Thetwodevicesplaytheir