《空間微振動多維磁浮隔振系統設計方法及動態特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由岳洪浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：空間微振動多維磁浮隔振系統設計方法及動態特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：岳洪浩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太空飛行器低頻微幅振動是影響空間高解析度對地成像、重力梯度測量以及空間微重力試驗的首要因素。受作用機理限制，被動及接觸式主動控制方法已被證實無法實現對此類微振動的有效隔離，基於磁懸浮原理的非接觸隔振技術成為解決該問題的優選。本項目針對國內外對空間微振動磁浮隔離系統設計方法、多源擾動行為和高保真動力學建模等研究不足的現狀，通過建立隔振系統設計方法體系,探索全參數非線性動力學建模、多閉環控制策略和微振動地面模擬方法，突破空間環境下磁懸浮多維隔振系統的機-電-磁-熱耦合設計、磁懸浮微振動隔離系統的多源擾動力學行為及機理等關鍵科學問題，將主動控制後的0.1-100Hz空間微振動幅值降低至10μg水平。本項目取得的成果將推動我國空間微振動主動隔振技術的發展，為其在航天工程中的套用提供理論基礎和技術支撐。
結題摘要
近年來航天技術飛速發展，人類對宇宙的探索不斷深入，利用空間微重力環境進行的科學活動越來越多。但太空飛行器會受到太空中複雜振動環境的影響，這些振動已經成為影響空間高精密科學實驗結果的首要因素。目前我國對此方面的相關研究還處於起步階段，有很多理論和技術問題亟待突破。 本項目從機械、感知及控制系統等方面提出了磁懸浮隔振系統總體方案設計流程。考慮系統客觀約束，最佳化設計參數，設計了滿足需求的作動器；提出磁懸浮隔振平台構型，進行了多個作動器空間布局設計，建立了用於控制的力、力矩與電流分配模型，獲得了浮動平台與作動器之間的映射關係；基於加速度計和位置感測器的測量原理，研究了不同感測器的布局方式，建立了系統的六自由度絕對加速度和相對位姿測量模型，可對平台的運動信息進行準確描述。 為解決線纜對振動傳遞的效應，課題研究了柔性線纜的振動傳遞特性。基於彈性細桿的力學模型，建立了柔性線纜的非線性力學模型；採用微分求積算法求解線纜受到擾動作用下傳遞到端部的擾動力/力矩，獲得了擾動力/力矩與擾動參數之間的關係，並擬合出線纜的等效動力學模型；結合設計的測試裝置，驗證了線纜力學模型的正確性。 針對系統控制器設計，項目組建立了面向控制的系統完整動力學模型。基於採集系統獲得的浮動平台的運動信息，提出了雙閉環控制策略；分別採用了線性PID控制算法和非線性滑模控制算法，開發了六自由度控制系統仿真程式；實現了系統對不同種類擾動的隔振控制功能以及對低頻擾動的跟蹤控制功能，為系統試驗提供了理論支撐。 最後，研製了六自由度磁懸浮隔振系統原理樣機。採用位置及加速度感測器，通過多通道數據採集卡實現信號採集與處理，利用運動控制卡和音圈電機驅動器實現作動器驅動；進行了各分系統測試試驗，以及系統對直接擾動的抑制能力測試，試驗結果驗證了樣機的功能以及相對應的理論分析結果。
