基于准零刚度机构与间接力控制的恒拉力系统设计与分析

现有的悬吊式微低重力模拟恒拉力系统常采用力传感器数值作为反馈直接控制系统,但实际情况下力作为反馈信号常会产生突变,影响系统控制精度。为了改进刚性控制策略下系统稳定性差与大冲击条件下力误差大的状况,文中设计了包含准零刚度机构的恒拉力系统,通过控制准零刚度机构长度间接对恒拉力系统输出拉力进行控制。对准零刚度机构进行受力分析,明确影响准零刚度机构性能的关键指标和准零刚度机构的工作行程区间,建立恒拉力系统动力学模型,设计控制系统。为了验证系统控制精度与系统抗干扰性能,进行了动力学联合仿真对设计进行验证,仿真结果表明:该恒拉力系统拉力的控制误差可控制在2%以内,且具有较好的鲁棒性。

一种悬吊式恒拉力系统的间接力控制策略设计与仿真验证

针对现有恒力控制常用的直接力控制策略对拉力波动较为敏感系统稳定性差且在大冲击下力误差会显著增大的问题,基于建立的恒拉力系统动力学模型,提出了一种间接力控制策略,控制电机保证恒拉力机构的输入端转角对输出端转角的跟随,从而间接的实现吊索力的恒定控制,外界的冲击扰动则由恒拉力机构缓冲抑制。MATLAB和ADAMS的联合仿真验证了控制算法的可行性和抗扰动特性。