导读:本文包含了微重力模拟论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微重力模拟平台,构型参数,多目标优化,NSGA-2
微重力模拟论文文献综述
邹上元,刘海瑞,蒋延杰,刘艳梨,吴洪涛[1]（2019）在《六维微重力模拟平台构型参数的多目标优化》一文中研究指出针对并联机构等比例缩放后具有相同的性能指标,以及性能指标受量纲选择影响的问题,该文采用特征长度方法对雅克比矩阵进行无量纲化处理,通过分析影响构型参数优化的6个设计变量并对其进行简化,确定了其中2个为多目标优化最终变量。采用多目标优化算法NSGA-2对工作空间内切球半径、全局灵巧度和全局负载能力指数3个性能指标求解一组Pareto最优解集,在保证基本工作空间的前提下,从中选取一组符合工程的最优解。该方法比传统的单目标优化方法更适合工程实际应用。(本文来源于《南京理工大学学报》期刊2019年02期）
张学祥[2]（2019）在《六维微重力模拟平台的建模与控制》一文中研究指出为了确保航天设备具备良好的可靠性和安全性,在航天设备的研发和测试阶段需要进行充分的地面微重力模拟实验。因此开发低成本高灵活性的地面微重力模拟实验平台对航天技术的发展具有重要意义。本文在课题组已完成的微重力模拟平台结构设计、微重力模拟实现策略研究、单自由度微重力模拟实验的基础上,对基于6-UPS并联机器人的六维微重力模拟实验平台的建模、动力学参数辨识及控制策略等进行了研究。研究内容主要分为四个部分:第一部分研究了6-UPS机器人的运动学标定。采用微分法推导6-UPS机器人的误差模型,分析了影响机器人定位精度的主要运动学参数;设计了用激光跟踪仪对机器人进行运动学标定的实验方案;采用Levenberg-Marquardt算法辨识机器人的运动学参数,并对参数误差进行补偿。经验证,标定后机器人的定位精度有显着提升。第二部分采用Newton-Euler法建立了6-UPS机器人的动力学模型。结合并联机构的对称性和各分支机构的重复性,简化动力学模型;将机器人的动力学模型表达为关于基参数集的线性形式,实现了动力学参数与运动状态变量的解耦,为6-UPS机器人的动力学参数辨识奠定基础。第叁部分研究了6-UPS机器人的动力学参数辨识。提出一种对惯性参数和摩擦参数进行分步辨识的实验策略,提高了机器人动力学参数的辨识精度;采用人工蜂群算法辨识机器人的非线性摩擦模型参数,验证结果显示,非线性的Deami-Heimann摩擦模型与库伦-粘滞摩擦模型相比能够有效减小摩擦力的预测误差。第四部分设计了6-UPS机器人的重力补偿PD控制器。通过理论和仿真实验证实了所设计的控制器的稳定性和可靠性,仿真结果表明该控制器能够实现较PD控制更为精确的轨迹跟踪,尤其是Z轴的轨迹跟踪的稳态误差从1.01mm减小到0.21mm。采用此控制器进行微重力模拟仿真,取得了良好的模拟效果。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-03-01）
姚欣,张文辉,蒋黎红,王超,戚焜[3]（2018）在《基于状态反馈法的空间机械臂地面微重力模拟装置滑模变结构控制》一文中研究指出针对做复杂运动的空间机械臂地面微重力试验环境模拟困难的问题,设计了一种基于滑模变结构控制的空间机械臂地面微重力模拟装置。该系统采用剪式升降机构、滚珠丝杠、压力传感器、伺服电机和气体轴承的组合方式来实现叁维空间随动运动,通过支持力抵消空间机械臂重力来实现无重力下的性能测试。利用接触力模型建立系统动力学方程,考虑到空间机械臂非线性运动及模拟装置自身摩擦干扰,设计基于状态反馈的滑模变结构控制器,保证了控制系统鲁棒性。仿真表明,所设计的控制装置能够达到较高精度且使用方便,对于空间机械臂叁维空间微重力模拟具有重要的应用价值。(本文来源于《丽水学院学报》期刊2018年05期）
李新峰,向东,田兴华,魏伟[4]（2018）在《平面微重力模拟气浮系统的侧向力测量与处理》一文中研究指出利用测力法可直接测量平面气浮系统的侧向力,该方法通过在系统周向布设加载了预紧力的横向张力计,根据浮起前后张力计的变化量可获得气浮系统侧向力及其绕中心转矩;为进一步估计搭接位置的摩擦力,对摩擦系数和侧向力进行联合估计,为解决最小二乘算法的矩阵亏秩,将求解状态问题转化为带约束的最小值问题。测试实例结果表明,在一定的预紧力范围内,当静摩擦力不改变测试的运动趋势时,静摩擦有无参与联合状态估计对侧向力的特性估计结果影响有限。(本文来源于《系统仿真学报》期刊2018年10期）
王灵禺[5]（2018）在《六维微重力模拟实验平台控制策略研究》一文中研究指出在航天设备进入外太空执行在轨任务之前,科学且充分的地面模拟实验必不可少,对微重力模拟系统的研究已经成为航天技术发展计划的重要组成部分。本文采用电-气联合的驱动方式,研究了一种基于半物理仿真技术的微重力模拟实验系统,开展了系统建模、并联机构实时正解、电-气联合控制方法等关键技术的研究工作:首先,为了构建半物理仿真中必要的数学模型,对微重力模拟平台所使用的Stewart并联机构进行了运动学和动力学分析。在运动学方面,重点对比分析了叁种并联机构实时正解的方法,实现了基于MATLAB的数值仿真,并且从计算精度、时间复杂度两个方面对叁种正解方法进行了对比。使用Eigen开源库开发了算法的C++程序,比较正解算法在C++形式下的运算性能,在精度皆满足要求的前提下,查表法以260.3μs的最短运行时间被建议作为本系统所使用的实时正解方案,为提高微重力模拟平台性能提供了保证。又使用了Newton-Euler方法对Stewart并联机构构建了动力学模型,采用SimMechanics工具包进行了模型正确性验证,为实现半物理仿真中的软件仿真环节提供了理论依据。对于本文所研究的并联平台采用六分支电-气联合的驱动方式,围绕该种驱动形式,对气动压力控制系统和电动位置控制系统分别进行了控制器的设计。使用Shearer方程构建了以高速开关阀为基础的气动系统模型,针对永磁同步电机和滚珠丝杠构成的电动伺服系统进行建模。针对气动系统工作时受到气缸体积变化干扰的问题,采用线性自抗扰控制进行压力跟踪,相比PID控制缩短了48.8%的调节时间,减少了23%的超调量,受到干扰之后的收敛速度提高了约一倍。又针对位置控制中的滞后问题,使用速度前馈的方法对电动系统进行位置控制,相比于无速度前馈的叁环控制,精度提高了37.12%。最后,以半物理仿真技术为核心设计了微重力模拟总体控制的流程和思路,并且进行了单轴的微重力模拟实验和平台整体的模拟仿真。结果表明,若忽略气缸出力中摩擦力的作用,则可以认为气动输出力完全抵消了负载的重力,很好地实现并联机构完成六维地面微重力模拟的目标。其次,在保证运动精度的条件下,气动子系统对于10kg负载可以承担约85%的静态载荷以及约60%的动态载荷,对于20kg负载可以承担约60%的静态载荷以及约50%的动态载荷,因此,电-气联合驱动在驱动能力相同的情况下,相比纯电机驱动,可以选用较小规格的电机,使得基于并联机构的机器装备体积小,成本低。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-03-01）
王灵禺,吴洪涛,张学祥,刘艳梨,杨小龙[6]（2018）在《气电联合的六维微重力模拟平台自抗扰控制研究》一文中研究指出硬件在环仿真是航天设备进行地面模拟试验所需的关键技术之一,其中硬件系统需要较高的承载能力以及高频响、高精度的控制性能。提出一种六维微重力模拟平台气电联合控制的方法,6条支腿均由气缸和电动缸并联构成,气缸提供硬件平台80%~90%的负载,电动缸保证控制系统的精度和响应速度。其中气动压力控制系统是非线性很强的时变系统,采用积分型线性自抗扰控制器对其进行控制,相比于PID算法精度更高、响应速度更快,并且具有较强的鲁棒性。(本文来源于《航空制造技术》期刊2018年04期）
江洁,林森海,姚春红,张文辉,陈荣昌[7]（2017）在《反演设计的叁维空间微重力模拟系统控制系统》一文中研究指出针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题,设计了新颖的模拟装置,并提出了基于反演的自适应补偿控制方法.该装置采用剪式升降系统、轴承导向系统、电机驱动系统、气悬浮系统等组合的方式来实现复杂运动的叁维微重力模拟.该系统采用气悬浮方法来实现二维平面随动,采用力反馈的主动控制方法来补偿重力,实现竖直方向升降.在考虑系统精确模型难以获得及存在外界干扰的情况下,提出了基于后推的自适应控制方法保证了系统的鲁棒性,设计了自适应控制律,实现了对系统不确定模型的实时估计.试验表明,在目标重力突变的情况下,控制系统依然能达到较高模拟精度,对于复杂空间运动的飞行器微重力模拟具有重要工程价值.(本文来源于《中国工程机械学报》期刊2017年04期）
杨宇轩[8]（2016）在《基于电气联合驱动微重力模拟平台的分析及控制研究》一文中研究指出随着航天技术的发展与进步,空间探测方面已经成为航天领域未来发展的重要方向之一。为了确保航天设备具备良好的动力学性能以及较好的控制精度,在地面对其进行微重力模拟实验验证必不可少。因此,对相关实验系统的研究和探索十分重要。本文在课题组已完成的微重力平台尺度综合、力学性能分析的基础上,对平台的工作空间和雅可比矩阵的对称性以及单轴电气联合驱动的建模与控制策略进行了研究。研究内容主要分为四个部分。第一部分针对Stewart机构进行分析。提出了“对称形式的Stewart机构具有对称的工作空间和雅可比矩阵”的观点。为了证明此观点,首先推导了机构的逆运动学和雅可比矩阵。其中,采用修正的欧拉角描述末端执行器的姿态不仅可以直观地表述平台的转动能力,也能有利于定义对称位姿,使其工作空间以及雅可比的对称性显现出来。然后通过数学推导和实际算例证明在对称位姿对应的关节变量存在置换关系并且具有奇异值相等的雅可比矩阵。为此机构以及其他类似机构在分析与优化计算利用对称性提高计算效率提供理论依据。第二部分为单轴电气联合驱动器样机设计与气动部分的建模和标定。单轴驱动的设计与精确力控制是实现六维微重力模拟的基础。电、气两部分采用并联方式联接,将气动的大负载能力和电机的高控制精度进行优势互补。采用高速开关阀作为气压阀控系统的执行元件,对单轴样机的气动部分的模型进行简化并进行参数标定。第叁部分为气压控制研究。将积分型线性自抗扰控制应用于阀控气压控制系统中。此算法通过在线性自抗扰的基础上增加一个积分环节来增加系统收敛速度,减少稳态误差。在MATLAB/SIMULINK搭建控制器和气动系统的模型进行气压控制算法的仿真,并在实际系统中进行实验。仿真和实验结果相符,均显示积分型线性自抗扰控制能达到较好的恒压控制效果,同时表明基于高速开关阀控的低成本气压控制系统也能实现较高的控制精度。第四部分进行了单轴电气联合驱动的微重力模拟的仿真和实验。对微重力下负载受恒力作用的匀加速运动进行模拟,仿真结果显示系统能实现良好的控制效果。实验结果表明联合驱动实现理想加速度约90%的平均加速度。联合驱动提高了系统的负载能力,消除了负载对电机最大转速的影响,验证了联合驱动方案的可行性和有效性。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2016-12-01）
吕雨鑫,李伟凯,董晓威[9]（2016）在《微重力模拟育种平台运动轨迹的规划研究》一文中研究指出在叁维空间气浮式模拟微重力育种平台装置的设计中,为了达到控制育种装置的空间运动姿态的目的,就要通过对育种平台运动轨迹进行规划来推导出其运动控制方程,实现电机伺服系统在叁自由度上的联动问题,以及气缸在垂直方向上的伸缩位移量问题。这两者协调运动才能使平台按照预先设定的椭圆形轨迹运动。(本文来源于《黑龙江八一农垦大学学报》期刊2016年01期）
吕雨鑫,李伟凯,董晓威[10]（2016）在《空间微重力模拟育种平台系统的控制器设计》一文中研究指出在地面进行模拟的空间微重力育种平台是一个随机时变、强非线性的复杂系统,无法精确建模,使得系统在较大工作范围内很难实现精确控制。为此,采用基于径向基神经网络PID的具有自调整能力的、稳定的自适应控制器应用于本系统研究:首先通过PID控制器快速调节参数值,使其恢复到理想的期望值附近,以此来初始化RBF神经网络;然后再用RBF神经网络在线动态调整PID参数的控制方法,实现系统在完成叁维空间微重力模拟育种试验时所需的垂直地面Z向上的完全重力补偿;最后,通过Mat Lab对系统的控制算法进行仿真研究。(本文来源于《农机化研究》期刊2016年02期）
微重力模拟论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了确保航天设备具备良好的可靠性和安全性,在航天设备的研发和测试阶段需要进行充分的地面微重力模拟实验。因此开发低成本高灵活性的地面微重力模拟实验平台对航天技术的发展具有重要意义。本文在课题组已完成的微重力模拟平台结构设计、微重力模拟实现策略研究、单自由度微重力模拟实验的基础上,对基于6-UPS并联机器人的六维微重力模拟实验平台的建模、动力学参数辨识及控制策略等进行了研究。研究内容主要分为四个部分:第一部分研究了6-UPS机器人的运动学标定。采用微分法推导6-UPS机器人的误差模型,分析了影响机器人定位精度的主要运动学参数;设计了用激光跟踪仪对机器人进行运动学标定的实验方案;采用Levenberg-Marquardt算法辨识机器人的运动学参数,并对参数误差进行补偿。经验证,标定后机器人的定位精度有显着提升。第二部分采用Newton-Euler法建立了6-UPS机器人的动力学模型。结合并联机构的对称性和各分支机构的重复性,简化动力学模型;将机器人的动力学模型表达为关于基参数集的线性形式,实现了动力学参数与运动状态变量的解耦,为6-UPS机器人的动力学参数辨识奠定基础。第叁部分研究了6-UPS机器人的动力学参数辨识。提出一种对惯性参数和摩擦参数进行分步辨识的实验策略,提高了机器人动力学参数的辨识精度;采用人工蜂群算法辨识机器人的非线性摩擦模型参数,验证结果显示,非线性的Deami-Heimann摩擦模型与库伦-粘滞摩擦模型相比能够有效减小摩擦力的预测误差。第四部分设计了6-UPS机器人的重力补偿PD控制器。通过理论和仿真实验证实了所设计的控制器的稳定性和可靠性,仿真结果表明该控制器能够实现较PD控制更为精确的轨迹跟踪,尤其是Z轴的轨迹跟踪的稳态误差从1.01mm减小到0.21mm。采用此控制器进行微重力模拟仿真,取得了良好的模拟效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微重力模拟论文参考文献
[1].邹上元,刘海瑞,蒋延杰,刘艳梨,吴洪涛.六维微重力模拟平台构型参数的多目标优化[J].南京理工大学学报.2019
[2].张学祥.六维微重力模拟平台的建模与控制[D].南京航空航天大学.2019
[3].姚欣,张文辉,蒋黎红,王超,戚焜.基于状态反馈法的空间机械臂地面微重力模拟装置滑模变结构控制[J].丽水学院学报.2018
[4].李新峰,向东,田兴华,魏伟.平面微重力模拟气浮系统的侧向力测量与处理[J].系统仿真学报.2018
[5].王灵禺.六维微重力模拟实验平台控制策略研究[D].南京航空航天大学.2018
[6].王灵禺,吴洪涛,张学祥,刘艳梨,杨小龙.气电联合的六维微重力模拟平台自抗扰控制研究[J].航空制造技术.2018
[7].江洁,林森海,姚春红,张文辉,陈荣昌.反演设计的叁维空间微重力模拟系统控制系统[J].中国工程机械学报.2017
[8].杨宇轩.基于电气联合驱动微重力模拟平台的分析及控制研究[D].南京航空航天大学.2016
[9].吕雨鑫,李伟凯,董晓威.微重力模拟育种平台运动轨迹的规划研究[J].黑龙江八一农垦大学学报.2016
[10].吕雨鑫,李伟凯,董晓威.空间微重力模拟育种平台系统的控制器设计[J].农机化研究.2016