空间并联指向机构实验平台动力学建模与仿真分析

为了提高学生的动力学建模和分析能力,基于3自由度3-转动副-转动副-转动副-转动副-转动副(3-RRRRR)空间并联指向机构实验平台,开展动力学建模与仿真分析研究。首先,分析3-RRRRR空间并联指向机构实验平台的结构特征,建立并联指向机构平台的运动学模型;然后,利用拉格朗日乘子法推导并联指向机构平台的刚体动力学模型,基于四阶龙格库塔(Runge-Kutta)算法求解机构平台动力学模型,通过数值仿真分析不同驱动速度对并联指向机构平台动力学响应的影响;最后,采用ADAMS虚拟样机仿真验证动力学模型及模型求解的正确性。该研究为空间并联机构实验平台刚体动力学建模和仿真分析提供了有效方法,为机构动力学分析与控制奠定了理论基础。

空间应用的两相混合式步进电动机伺服控制器

针对空间应用指向机构的两相混合式步进电动机,设计了一种基于FPGA数字控制器,采用旋转变压器的增量式位置闭环的方法,以MOSFET专用驱动集成电路构成的H桥驱动电路的控制系统方案。该系统根据合成电流矢量恒幅均匀旋转细分法,采用SPWM技术和位置反馈闭环控制方法,使步进电动机形成均匀的圆形旋转合成磁场,实现细分驱动的功能。实验结果表明该控制器设计方案合理,结构简单、功耗低、动态性能好,较传统的单片H桥驱动芯片,热耗分布均匀,解决了空间散热问题;并通过选用空间抗辐照器件,使之适用于空间指向机构控制。

空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势

谐波减速器作为一种结构紧凑、质量轻、体积小而减速比大、传动效率高、传动精度高传动刚度高的高性能减速器,在工业机器人和航天领域得到了广泛的应用。通过对谐波减速器在太阳翼展开机构、天线指向机构、扫描机构、行星着陆器行进轮驱动机构、空间机器人驱动关节以及导弹舵机等空间机构的应用的研究,提出了空间高精度谐波减速器的关键技术和发展趋势,并对未来谐波减速器在空间机器人、精确定位指向机构以及太阳翼帆板展开机构中的应用进行了展望。此外,也从材料、加工工艺、热处理以及优化设计技术等多角度对谐波减速器的研制技术进行了分析和研究,并从空间环境出发,对空间谐波减速器的润滑方式、使用寿命,以及在真空、强辐射和大温差环境下的传动特性进行了分析,为空间谐波减速器的研发提供了借鉴。