考慮運動副磨損間隙的航天機構系統動力學與控制研究

《考慮運動副磨損間隙的航天機構系統動力學與控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由趙陽擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：考慮運動副磨損間隙的航天機構系統動力學與控制研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙陽

項目摘要

摩擦磨損是引起機械設備性能和精度下降的主要因素之一，針對機構運動副普遍存在的磨損現象，以太空飛行器天線驅動機構為對象，運用計算機仿真技術，採取理論與實驗相結合的方法，研究建立反映運動副實際磨損情況的非規則磨損間隙的時變模型，及運動副構件之間的接觸、撞擊和分離各狀態的系統非完整約束模型和運動副接觸力模型，進而研究建立考慮運動副具有不規則磨損間隙和構件彈性的天線驅動機構虛擬樣機，實現對其工作過程的動態仿真，可以真實地反映其系統在不同磨損狀態下的動力學特性。為保證天線驅動機構具有良好的運行穩定性和定位精度，運用所建造的虛擬樣機，系統地研究其隨運動副磨損間隙變化的驅動機構非線性動力學特性，進而研究有效的控制策略，並通過仿真和實驗進行驗證。該項研究將為機械設備系統的動態性能分析與評估、可靠性增長設計提供科學的理論、方法和仿真手段，對提高機械設備的設計和分析水平、提高其性能與質量可靠性具有十分重要的意義。

結題摘要

本項目針對影響高精密機械設備工作性能和質量可靠性的主要因素之一的運動副間隙摩擦磨損問題，研究考慮運動副磨損間隙的航天機構非線性動力學特性以及有效的控制策略。主要以太空飛行器天線驅動機構為對象，採取理論研究為主，充分運用現代仿真技術，通過理論與仿真實驗相結合的方法開展研究工作。研究運動副間隙的數學模型，建立了運動副間隙接觸碰撞力模型與摩擦力模型，在此基礎上，建立含間隙機構通用的動力學模型，進而建立反映運動副實際磨損間隙的天線驅動機構虛擬樣機，對其進行了全工況的仿真分析，研究了含間隙機構工作載荷譜的準確獲取技術、磨損間隙的形成機理、間隙對機構動力學特性的影響等；進一步，研究天線驅動機構的非線性耦合動力學特性以及航天機構系統有效的控制方法，取得了一系列的研究成果，為機械設備系統的動態性能分析與評估、可靠性增長設計提供科學的理論、方法和仿真手段。