基于并聯(lián)機構(gòu)的多自由度力加載系統(tǒng)研究.pdf

1、航天器在太空飛行過程中，空間對接機構(gòu)起到了連接各艙體的至關(guān)重要的作用。為了維持航天器穩(wěn)定的飛行狀態(tài)，空間對接機構(gòu)組合體將會長時間承受多個自由度方向的力和力矩。為了保證對接機構(gòu)組合體在軌運行時的可靠性，在對空間對接機構(gòu)的設(shè)計過程中，需要在地面進行對接機構(gòu)組合體多自由度加載疲勞測試。本課題以對接機構(gòu)組合體疲勞壽命試驗臺項目為依托，對并聯(lián)多自由度力加載試驗系統(tǒng)進行了研究。
　　不同于以往大多數(shù)的多維力加載系統(tǒng)，本文的創(chuàng)新之處首先在于設(shè)計

2、并驗證了一個全新的并聯(lián)加載結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了基于驅(qū)動力閉環(huán)的控制方法，通過反解對接機構(gòu)組合體受到的力和力矩，求出各加載液壓作動器所要輸出的力，通過精確控制各加載液壓作動器的輸出力來實現(xiàn)對接機構(gòu)組合體的疲勞加載；本文另外一個創(chuàng)新點為通過仿真軟件分析了負載剛度變化對多自由度加載系統(tǒng)的加載性能的影響，并且模擬了加載系統(tǒng)加載力的耦合特性，對科研項目以及工程實踐具有指導性的意義。
　　本文首先介紹了基于正交六自由度并聯(lián)平臺的多軸加載系統(tǒng)的基本構(gòu)

3、造以及加載原理。根據(jù)性能指標要求所設(shè)計的這種正交并聯(lián)機構(gòu)可以同時向?qū)訖C構(gòu)組合體精確施加給定的六個自由度的力和力矩。其次，針對所采用的加載機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)，建立了加載系統(tǒng)的運動學模型，然后進一步求解出了其動力學方程，并且利用Matlab Simulink軟件建立了多自由度加載系統(tǒng)的六維力和力矩的反解模型。
　　之后，本文對加載液壓作動器力閉環(huán)系統(tǒng)進行了建模和分析，建立了閥控液壓缸驅(qū)動力閉環(huán)系統(tǒng)的詳細模型，并對力閉環(huán)系統(tǒng)進行了仿真分析

4、。設(shè)計了單缸力閉環(huán)控制器以提高驅(qū)動力閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　為了建立本文所研究的并聯(lián)加載系統(tǒng)的完整模型，本文利用動力學仿真軟件ADAMS對加載系統(tǒng)的機械系統(tǒng)進行了建模，并且利用模擬負載代替對接機構(gòu)進行仿真分析。最后利用Matlab軟件和ADAMS軟件對所研究的并聯(lián)六維力加載系統(tǒng)進行了聯(lián)合仿真分析。實現(xiàn)了該并聯(lián)多軸加載系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)加載仿真，并且分析了對接機構(gòu)剛度的變化對整個系統(tǒng)的影響，分析了該并聯(lián)多軸加載系統(tǒng)各自由度間力耦合