重力平衡器及其DSP控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航天領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,航天器空間對接技術(shù)已成為發(fā)展載人航天的關(guān)鍵技術(shù)之一.對接系統(tǒng)是高度復(fù)雜的系統(tǒng),在系統(tǒng)的各個研制階段,仿真技術(shù)是不可缺少的工具,是檢測設(shè)計(jì)正確與否的重要手段.六自由度對接動力學(xué)綜合試驗(yàn)臺是實(shí)現(xiàn)空間交會對接的一個重要的地面試驗(yàn)設(shè)備,其中對接環(huán)的重力平衡技術(shù)是試驗(yàn)臺中一項(xiàng)急需解決的技術(shù).本文對力矩電機(jī)式重力平衡方案的機(jī)械組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的研究,對其DSP控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,并對該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)深入的試驗(yàn)驗(yàn)證和試驗(yàn)

2、結(jié)果分析.本文首先對前蘇聯(lián)繩鎖式對接環(huán)重力平衡技術(shù)和國內(nèi)某研究所目前采用的機(jī)械式重力平衡裝置進(jìn)行深入分析和研究,認(rèn)為雖然這兩種控制方案的技和設(shè)計(jì)思想都有可以借鑒的部分,但都不能完全符合我們的要求.力矩電機(jī)式重力平衡裝置的方案,是在借鑒和保留上述兩種方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)思想,并且認(rèn)真分析航天器對接過程的各個階段后提出的.因此比較后我們選用具有明顯優(yōu)勢的力矩電機(jī)式重力平衡器方案.由于重力平衡控制有實(shí)時、快速、高精度等方面的技術(shù)要求,電控系統(tǒng)

3、我們首次采用TMS320F240系列DSP進(jìn)行系統(tǒng)控制.本文完成了對基于DSP控制的重力平衡器機(jī)械裝置進(jìn)行硬件說明和部分修改,對控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型和電控系統(tǒng)搭建以及軟件開發(fā)的部分工作,最后對該系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的試驗(yàn)及試驗(yàn)分析.重力平衡裝置采用力矩電機(jī)提供重力的平衡力是由于力矩電機(jī)具有堵轉(zhuǎn)工況下力矩穩(wěn)定輸出、響應(yīng)速度快、力矩波動小等特點(diǎn).力矩閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有自動補(bǔ)償溫度和力矩波動功能,提高了裝置的精度.三桿球鉸機(jī)構(gòu)和鋼絲吊繩的采用,成功地解

4、決了對接環(huán)的三軸自由轉(zhuǎn)動.實(shí)驗(yàn)臺支撐框架的設(shè)計(jì)保證鋼絲吊繩處于相對穩(wěn)定的位置.基于DSP的重力平衡器的控制系統(tǒng),具有實(shí)時性好、響應(yīng)速度快、控制精度高、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),很好的滿足了重力平衡器的控制要求.試驗(yàn)結(jié)果表明,力矩電機(jī)式重力平衡裝置機(jī)構(gòu)合理,響應(yīng)速度快、精度高、隨動效果好,很好的滿足了試驗(yàn)的技術(shù)要求.力矩電機(jī)式重力平衡裝置的應(yīng)用提高了對接機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)質(zhì)量.同時,此成果也為平衡器產(chǎn)品提供了一種新技術(shù).DSP集成控制在平衡器產(chǎn)品中的首次應(yīng)