基于并聯機構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，空間對接機構起到了連接各艙體的至關重要的作用。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。為了保證對接機構組合體在軌運行時的可靠性，在對空間對接機構的設計過程中，需要在地面進行對接機構組合體多自由度加載疲勞測試。本課題以對接機構組合體疲勞壽命試驗臺項目為依托，對并聯多自由度力加載試驗系統(tǒng)進行了研究。
　　不同于以往大多數的多維力加載系統(tǒng)，本文的創(chuàng)新之處首先在于設計

2、并驗證了一個全新的并聯加載結構，并設計了基于驅動力閉環(huán)的控制方法，通過反解對接機構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對接機構組合體的疲勞加載；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平臺的多軸加載系統(tǒng)的基本構

3、造以及加載原理。根據性能指標要求所設計的這種正交并聯機構可以同時向對接機構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的機械結構，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、。設計了單缸力閉環(huán)控制器以提高驅動力閉環(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進行仿真分析。最后利用Matlab軟件和ADAMS軟件對所研究的并聯六維力加載系統(tǒng)進行了聯合仿真分析。實現了該并聯多軸加載系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)加載仿真，并且分析了對接機構剛度的變化對整個系統(tǒng)的影響，分析了該并聯多軸加載系統(tǒng)各自由度間力耦合