空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法及实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法及实验装置。包括主控计算机、视觉检测设备、光学标识、目标物仿真器、弹性系绳、系绳收放装置、任务平台仿真器和基础平台的实验装置。设计了可模拟空间微重力环境的地面防冲击缓冲释放实验平台，为地面验证所所提控制策略的有效性提供了基础。是一种简单、有效的绳系组合体防冲击缓冲控制方法，能够通过系绳的张力控制对组合体实现防冲击缓冲控制避免系统冲击和碰撞。具有控制简单、控制相应快、鲁棒性强、工程实现方便等优点；此方法适用于一般性场合的空间绳系组合体的控制。本发明专利技术可以模拟空间失重环境的地面实验平台，此平台具有广义适用性，可进行其他相关的空间模拟实验。

【技术实现步骤摘要】
201610075916

【技术保护点】
一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1)设定任务平台与目标物的指令速度差Δvref＝0，与测量的实际速度差Δv进行比较，并假设二者的差值ev；步骤2)指令速度差Δvref与实际速度差Δv的差值ev作为比例控制器P的输入，并假设比例控制系数为kp1；步骤3)假设任务平台上施加的沿组合体运动正方向的机动推力为F，为使实际速度差Δv平衡点在零点，需要对系统进行前馈补偿，且补偿系数为Km＝m2/(m1+m2),其中m1为任务平台的质量，m2为目标物质量；步骤4)速度环的输出kp1ev与任务平台的前馈补偿之和(kp1ev+KmF)作为指令张力FTref，指令张力FTref与实际张力FT进行比较，并假设张力差值为eT；步骤5)张力差值eT作为PID控制器的输入，经PID控制器后的输出量作为系绳收放装置伺服电机的驱动电压U；步骤6)假设空间绳系组合体的开环传递函数为W(s)，则系绳收放装置伺服电机的驱动电压U与机动推力F作为系统开环传递函数W(s)的输入，共同作用于空间绳系组合体，实现空间绳系组合体的防冲击缓冲控制。

【技术特征摘要】
1.一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法，其特征在于，该方法的
步骤如下：
步骤1)设定任务平台与目标物的指令速度差Δvref＝0，与测量的实际速度差Δv
进行比较，并假设二者的差值ev；
步骤2)指令速度差Δvref与实际速度差Δv的差值ev作为比例控制器P的输入，
并假设比例控制系数为kp1；
步骤3)假设任务平台上施加的沿组合体运动正方向的机动推力为F，为使实
际速度差Δv平衡点在零点，需要对系统进行前馈补偿，且补偿系数为
Km＝m2/(m1+m2),其中m1为任务平台的质量，m2为目标物质量；
步骤4)速度环的输出kp1ev与任务平台的前馈补偿之和(kp1ev+KmF)作为指令
张力FTref，指令张力FTref与实际张力FT进行比较，并假设张力差值为eT；
步骤5)张力差值eT作为PID控制器的输入，经PID控制器后的输出量作为
系绳收放装置伺服电机的驱动电压U；
步骤6)假设空间绳系组合体的开环传递函数为W(s)，则系绳收放装置伺服
电机的驱动电压U与机动推力F作为系统开环传递函数W(s)的输入，共同作用
于空间绳系组合体，实现空间绳系组合体的防冲击缓冲控制。
2.根据权利1所述的一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法，其特
征在于：所述PID控制器为抗积分饱和PID控制器，防止因执行机构输出有限，
造成PID控制器输出饱和现象。
3.实施权利要求1所述方法的一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制实
验装置，其特征在于：包括主控计算机(5)、视觉检测设备(6)、光学标识、目标
物仿真器(8)、弹性系绳(9)、系绳收放装置(2)、任务平台仿真器(10)和基础平台
(13)；任务平台仿真器(10)与目标物仿真器(8)均通过各自底部的气浮轴承使两者
在基础平台(13)上处于“悬浮”状态，任务平台仿真器(10)内安装有系绳收放装
置(2)，系绳收放装置(2)内的弹性系绳(9)与目标物仿真器(8)中的绳栓(22)相连接，
通过系绳收放装置(2)控制系绳的收放和张力控制；视觉检测设备(6)安装在基础
平台(13)的正上方，视觉检测设备(6)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭吉丰，王班，谭春林，刘永健，祁玉峰，冯吉根，易琳，闫雪梅，
申请(专利权)人：浙江大学，杭州电子科技大学，谭春林，刘永健，闫雪梅，
类型：发明
国别省市：浙江;33