对接综合试验台实时分布控制的实现

论文摘要

空间对接机构综合试验台采用半物理仿真的方法,能够实时模拟空间两飞行器在设定对接初始条件下的对接过程,能够模拟高低温试验环境,用于空间对接机构的研制、验收和鉴定试验。对接机构综合试验台控制分系统在综合试验台的研制过程中占据着非常重要的地位,它不仅完成对所有分系统的调度管理以及状态监视,重要的是完成对接试验过程的整个实时分布式控制。模型计算单元是半物理仿真的基础,通过采集力传感器的数值,利用轨迹规划、动力学解算、位姿计算等数学模型,实时控制运动模拟器的运动,从而完成对对接机构的控制。本文的工作具体如下:1.对综合试验台控制系统的组成、结构和各模块功能进行分析。2.确定了快速控制原型以及基于RT_LAB和Simulink的分布式多节点控制方案。3.描述了控制用的轨迹规划、动力学解算、位姿计算等数学模型,在Simulink下建立了仿真控制模型。4.与ADAMS仿真结果进行了对比,验证模型的正确性,并参与大回路调试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外发展概况
• 1.2.1 对接机构综合试验台
• 1.2.2 实时分布控制
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 对接综合试验台控制系统的总体设计
• 2.1 综合试验台需求分析
• 2.2 综合试验台控制系统设计方案
• 2.2.1 快速原型
• 2.2.2 快速控制原型方案
• 2.3 综合试验台实时控制系统各模块功能
• 2.4 综合试验台系统组成
• 2.4.1 模型计算机
• 2.4.2 对接机构位姿计算机
• 2.4.3 运动模拟器位姿计算机
• 2.4.4 对接机构测控计算机
• 2.4.5 任务管理计算机
• 2.4.6 力/力矩传感器
• 2.5 综合试验台控制系统结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 对接综合试验台控制建模
• 3.1 综合试验台建模平台
• 3.1.1 上位机建模平台
• 3.1.2 目标机操作系统
• 3.2 坐标系定义
• 3.3 控制模型组成及部署
• 3.4 轨迹规划模型
• 3.4.1 轨迹规划数学模型
• 3.4.2 Simulink 建模
• 3.5 动力学解算模型
• 3.5.1 力传感器采集和滤波
• 3.5.2 动力学解算模型
• 3.5.3 Simulink 建模
• 3.6 对接机构位姿计算和运动模拟器位姿计算模型
• 3.6.1 位姿计算模型
• 3.6.2 Simulink 建模
• 3.7 本章小结
• 第四章 对接综合试验台数字仿真
• 4.1 ADAMS 仿真平台
• 4.2 仿真目的
• 4.3 仿真分析
• 4.3.1 ADMAS 仿真
• 4.3.2 仿真结果对比
• 4.4 解决的关键问题
• 4.5 本章小结
• 第五章 对接综合试验台大回路调试
• 5.1 概述
• 5.2 调试方法
• 5.2.1 数字仿真调试
• 5.2.2 半实物仿真调试
• 5.3 可靠性和安全性
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书