考虑运动副间隙的齿轮传动效率试验研究

针对齿轮传动系统在空间与地面不同运行环境下的运动试验要求,设计了一种考虑运动副间隙的齿轮运动行为模拟试验平台,并采用工控机开发了一种齿轮行为模拟试验平台测控系统。该试验机的驱动力由伺服电动机提供;齿轮间隙调节系统由伺服电动机配合直线滑台完成;力矩加载方式采用磁粉制动器变载荷加载;重力模拟采用气动变载荷加载;制动器加载和气动加载部分均采用经典PID闭环控制,保证试验要求的加载性能。对系统齿轮副进行多次传动性能试验,证明该试验平台性能稳定,测控系统工作可靠。并且通过在不同加载及转速条件下对齿轮传动系统进行多次重复试验和数据分析来研究齿轮转速、齿轮间隙、负载转矩、模拟重力等因素对齿轮传动系统工作效率的影响。     

变负载空间机械臂混沌运动分析与控制

针对空间机械臂在轨服役时操作任务复杂多样且外部扰动随机等因素可能引起系统动力学特性和控制性能发生变化这一问题,研究了其负载不确定及外部扰动与重力释放的耦合影响引起的系统混沌运动,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先应用相图法、庞加莱映射法和最大李亚普诺夫指数法,分析系统在地面和空间两种环境的不同工况中,可能出现的混沌现象,及该情况下负载质量参数范围。通过对传统滑模面分析和比较,设计了一种快速非线性滑模面,根据模糊控制理论,设计模糊幂次趋近律,在实现混沌状态有效抑制的前提下,提高了系统的趋近运动速度。最后,通过与常规控制策略的对比仿真研究,验证了所提控制方案的有效性。     

柔性关节空间机械臂奇异摄动模糊PID控制仿真研究

建立了空间微重力和地面重力两种工况下的柔性关节空间机械臂模型,为空间机械臂末端轨迹跟踪控制设计了基于奇异摄动的模糊PID控制器。奇异摄动法将空间机械臂系统降阶为快子系统和慢子系统,再分别对子系统进行控制。快子系统采用力矩反馈的形式,慢子系统则采用模糊PID控制的形式。模糊部分主要实现对PID的3个参数的实时调整。仿真结果表明基于奇异摄动模糊PID控制器可以在以上两种工况下均可实现较好跟踪。