运动模拟器性能与综合试验台再现精度研究-机械工程专业论文.docxVIP

运动模拟器性能与综合试验台再现精度研究摘要空间对接技术是航天活动中最复杂的技术之一，为了得到一个高可靠性的对接系统，必须借助于大量的地面仿真试验。由于空间对接过程是在失重条件下，惯性坐标系中12个自由度的运动，这其中包括对接机构相互间的接触、捕获、缓冲校正、刚性连接和分离过程。在地面要模拟几吨至近百吨的飞行器的动力学运动，有较大难度，国内外专家都在积极研究这一课题。相对六自由度半物理仿真试验方案可以较好地完成这些任务。随着我国载人航天技术的不断发展，载人航天二期重点工程空间飞行器交会对接任务已提上日程。本文以对接机构综合试验台中的运动模拟器为研究对象，首先介绍了空间对接仿真技术的发展状况。在对接试验过程中，用于模拟两飞行器相对运动的六自由度运动模拟器是整个试验台的主体，为了能真实再现空间两飞行器的相对运动，对六自由度运动模拟器动力学特性和控制性能以及再现精度提出了很高的要求，为此，需要对六自由度运动模拟器进行整体动力学建模和分析，并分析再现精度的影响因素。本文建立了六自由度运动模拟器运动学模型和多刚体动力学模型。在运动学模型的基础上对六自由度运动模拟器的可达空间和定位精度进行了分析，建立了精度分析和精度标定的数学模型。在动力学模型的基础上对六根油缸的惯性负载进行了分析，对六自由度运动模拟器动态特性进行了分析和计算。在前面研究工作的基础上对整个综合试验台的大回路系统进行了在轨对接的再现精度进行了分析计算，并安排了专门的考核试验来验证其再现精度。本文给出的模型和计算结果已部分应用在该试验台的研制中，重要结论已在综合试验台的考台试验中或对接机构试验中得到验证。关键词：对接机构对接动力学六自由度并联机构动力学模型STUDYON 6-DOFSIMULATOR DYNAMICS FOR HALF-PHYSICALSYNTHETIC DOCKINGSIMULATIONPRECISIONABSTRACTSpacedockingisoneofthemostcomplextechnologiesinthespaceactivity,toobtainareliabledockingsystem,alargenumberofsimulationtestsareessentially.Theprocessofspacedockingisamovementwith12degreesoffreedominthezero-gravitycircumstance,itincludescontact,capture,cushionemendation,lockupandseparationbetweenthetwodockingaircrafts.Itisverydifficulttosimulate theaircraft’scomparative movementontheearth.Accordingly,the6-DOFHalf-physicalsyntheticsimulationtestbedcanaccomplishthesetasks.Thispapertakesspacedockinghalf-physicalsyntheticsimulationastheresearchobject.Firstly,thedevelopmentsurveyofspacedockinghalf-physicalsyntheticsimulationareintroduced.Inthissimulation,the6-DOFsimulatoristhemainpartwhichsimulatethecomparativemovementofthetwoaircrafts,itrequiresthe6-DOFsimulatorhasverygood orientationprecisionanddynamiccharacteristicandcontrolperformance,itisnecessarytoobtainthe6-DOFsimulator’skinematicsanddynamicsmodelandanalysissystemrecurrenceprecision.SothispaperusingEulerparameterandtheLagrangemethodandpresentsanew dynamicsmodel,whichhasclearstructureandphysicalmeaning.Forthefullparallel,hydraulicdrivenconstructionisappliedforthe6-DOFsimulator,themodelofsymmetricvalvecontrolsymmetrichydrauli