1、在軌運(yùn)行時(shí),航天器內(nèi)的精密儀器和設(shè)備處于微重力條件下,其對(duì)微小低頻振動(dòng)十分敏感。為了保護(hù)航天器上的儀器和設(shè)備,提高其工作精度,需要設(shè)計(jì)隔振平臺(tái),抑制微小低頻振動(dòng)對(duì)精密設(shè)備的影響。其中,音圈電機(jī)優(yōu)點(diǎn)明顯,如體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、高加速度和速度、推力均勻、響應(yīng)快、精度高等,對(duì)于隔振設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)比較合適。本文以承載能力大、剛度高的 Stewart平臺(tái)為被動(dòng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),音圈電機(jī)為作動(dòng)器,進(jìn)行主動(dòng)隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　分析了微重力環(huán)境產(chǎn)生的原

2、因和對(duì)動(dòng)力學(xué)分析的影響,以及音圈電機(jī)的工作原理,建立其數(shù)學(xué)模型,并且給出電機(jī)形式選擇的依據(jù)。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的選取上,采用各桿之間耦合影響很小的“立方”構(gòu)型的 Stewart平臺(tái),提出對(duì)各通道進(jìn)行單輸入單輸出(SISO)控制的思想,簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在單桿的各個(gè)參數(shù)及控制力作用位置對(duì)隔振效果影響分析的基礎(chǔ)上,分析隔振原理并設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)。
　　選取位移傳遞率作為優(yōu)化分析目標(biāo),設(shè)計(jì)了一種理論上位移傳遞率為零的隔振系統(tǒng)。在對(duì)位移傳遞率分析的

3、過(guò)程中確定各個(gè)反饋控制量的增益系數(shù),并對(duì)該主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析,在選定的參數(shù)下其具有無(wú)條件穩(wěn)定的特點(diǎn)。采用Simulink進(jìn)行仿真分析,結(jié)果顯示該隔振系統(tǒng)對(duì)多種信號(hào)均有良好的隔振效果。
　　基于控制器的不同反饋量對(duì)隔振效果的影響分析,采用 PID控制的方法,設(shè)計(jì)了“前饋—反饋”復(fù)合控制器。在滿(mǎn)足控制要求的前提下,將 PID控制器簡(jiǎn)化為 P控制器,這樣簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。前饋、反饋環(huán)節(jié)分別采用激勵(lì)信號(hào)和受控對(duì)象的絕對(duì)位移作為

4、控制信號(hào)。仿真結(jié)果可以看到,所設(shè)計(jì)的控制器只需要不高的控制電壓和不大的控制力,就可以達(dá)到理想的隔振效果。
　　設(shè)計(jì)Stewart平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù),采用ADAMS—Matlab/Simulink聯(lián)合仿真方法對(duì)設(shè)計(jì)的 Stewart主動(dòng)隔振平臺(tái)進(jìn)行分析。在 ADAMS中完成機(jī)械模型的建立,調(diào)用其中的Controls模塊建立數(shù)據(jù)交換通道,并在Simulink中分別搭建六個(gè)主動(dòng)桿的 SISO控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果顯示,在典型信號(hào)激勵(lì)下所