六自由度隔振平台的设计与分析

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1、中图分类号：TP242论文编号：102870515-S081学科分类号：080202硕士学位论文六自由度隔振平台的设计与分析研究生姓名李耀学科、专业机械电子工程研究方向多体系统动力学指导教师吴洪涛教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringDesignandAanalysisofthe

2、Six-Degree-of-FreedomVibration-IsolationPlatformAThesisinMechanicalandElectronicEngineeringbyLiYaoAdvisedbyProf.WuHongtaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJan,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除

3、了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：1摘要控制力矩陀螺群或飞轮承担着高分辨率遥感卫星的位置与姿态调节的重任，同时控制力矩陀螺工作时产生的高频微振动会影响有效载荷指向精度、分辨率和稳定性等性能指标。针对

4、航天器微振动的抑制已经越来越重要，通过并联机构与隔振技术的结合，设计六自由度隔振平台具有重大意义。本文系统的研究了六维航天器微振动，提出了利用六自由度隔振平台进行隔振的方案，通过理论建模、仿真分析以及实验验证深入研究了六自由度主被动隔振技术。文章主要作了以下工作：1.针对六自由度并联平台进行了运动学分析，利用力雅克比矩阵对平台进行了机构参数的优化，为机构设计提供了基础。利用凯恩方法建立了六自由度并联平台的动力学方程，从而使方程简单规范，利于计算分析。2.根据优化结果，对六自由度隔振平台进行了新的设

5、计，将弹簧、柔性球铰、柔性虎克铰等相对变形较大的部件进行了柔性化，构建了刚柔耦合模型，通过仿真分析得到关键部件的应力，进而校核关键部件的强度。最后，利用MSC.Fatigue软件通过全寿命分析方法对各关键部件进行了虚拟疲劳试验，得到关键部件的疲劳寿命。3.针对六自由度隔振平台的被动隔振以及主被动联合隔振进行仿真分析，验证被动隔振系统的隔振性能。针对相对低频微振动，引入了主动隔振技术，建立了联合仿真模型，通过模糊PID控制器对主动隔振进行控制，从而自适应的改变主动隔振的控制参数。4.根据理论模型，加

6、工出了六自由度隔振平台的物理样机。根据隔振实验要求选择了合适的实验器材，根据制定的实验方案进行了分支腿的纯被动隔振实验，验证了隔振平台隔振性能。关键词：隔振，并联平台，参数优化，刚柔耦合，模糊PID，联合仿真，隔振实验2ABSTRACTCMGs(controlmomentgyroscopes)orflywheelsareresponsibleforthepositionandpostureregulatingofhigh-resolutionsatellites.Meanwhile,thehigh

7、-frequencymicro-vibration,whichisgeneratedwhenCMGisworking,willaffectthepointingprecisionofthepayload,theresolution,thestability,etc.Itisbecomingincreasinglyimportanttorestrainthemicro-vibrationofspacecraft.Therefore,Designingthesix-degree-of-freedomv

8、ibration-isolationplatformbycombinationthetechnologiesofparallelplatformandvibration-isolationisofvitalimportance.Thisthesissystematicallystudiesspacecraft’svibrationofsixdegreesoffreedom.Besides,throughthetheorymodel,thesimulationanalysisandt