三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究

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1、硕士学位论文三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究RESEARCHONMASSPROPERTYIDENTIFICATIONTECHNIQUEOF3-AXISAIRBEARINGTABLE李丹阳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V448.2学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究硕士研究生：李丹阳导师：马广程教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:681.

2、5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMASSPROPERTYIDENTIFICATIONTECHNIQUEOF3-AXISAIRBEARINGTABLECandidate：LiDanyangSupervisor：Prof.MaGuangchengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：DeptofControlScienceandEngin

3、eeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要利用三轴气浮台进行卫星地面全物理仿真试验时，三轴气浮台上面需要安装各种试验设备和转动部件等，这些部件安装完之后台体是不平衡的且质量特性未知，因此本文针对三轴气浮台在线调平衡和质量特性辨识算法进行研究，对三轴气浮台模拟卫星高精度的姿轨控试验具有重要的研究意义。首先，研究了三轴气浮台的数学建模问题。基于三轴气浮台的工作原理，分析台体所处的试验环境和所受到的干扰力矩等因素，对于三轴气浮台

4、进行运动学和动力学建模分析，为后面的试验打下理论基础。搭建三轴气浮台仿真实验平台，为验证质量特性辨识模型的准确性做准备。然后，研究了三轴气浮台的自动调平衡问题。在粗调平衡的基础上，提出一种基于动力学反推的质心位置辨识算法，并分析算法中参数的选择对于辨识结果的影响。根据辨识出的质心的位置设计一种质量块的调节方法，补偿不平衡力矩，使质心与转动中心重合，达到在线调平衡的目的。其次，研究了基于最小二乘法的质量特性辨识问题。设计一种基于基本最小二乘法的质量特性辨识算法，并利用三轴气浮台仿真实验平台验证算法的辨识准确性。针对基本最小二乘引入微分环节并忽略了干扰力矩的缺点

5、，设计基于最小二乘法的高精度质量特性辨识方法，同理采用三轴气浮台仿真试验平台验证算法的准确性。最后，研究了基于萤火虫算法和模拟退火算法的质量特性辨识问题。为了进一步提高质量特性的辨识精度，设计出基于萤火虫算法和模拟退火算法的质量特性辨识方法，利用三轴气浮台的数字仿真平台验证两种方法的有效性，并比较两者的辨识精度。最后在实际系统中利用四种辨识方法对三轴气浮台进行质量特性辨识，验证算法在实际工程中的有效性。关键词：三轴气浮台；在线自动调平衡；质量特性辨识-I-AbstractAbstractThe3-axisairbearingtableneedstoinsta

6、llavarietyoftestequipmentandrotatingpartswhenitisemployedtothesatellitegroundfullphysicalsimulationtest.Afterinstallingtheseequipment,thetableisunbalancedandthemasspropertyofthetableisunknown.Thestudyoftheautomaticbalancingalgorithmandthemasspropertyidentificationalgorithmisimporta

7、ntforthesimulationofthesatellite.First,thestudyonthemathematicalmodelingofthe3-axisairbearingtableisdone.Throughanalyzingworkingprincipleandinterferencetorqueofthe3-axisairbearingtable,kinematicmodel,dynamicalmodelandsystemsimulationmodelarecreatedforadvancedstudy.Thesimulationexpe

8、rimentplatformisconstructe