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题名用于微重力试验的气磁混合悬吊单元研制
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作者
张晓峰
张哲源
徐晋
李斌
王利桐
陈雨含
王灏
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机构
天津大学机械工程学院
天津大学电气与自动化学院
天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室
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出处
《摩擦学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1353-1360,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(52075369)
天津市微低重力环境模拟技术重点实验室开放课题(WDZL-2021-01)资助。
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文摘
传统被动式跟随悬吊法应用中摩擦干扰力大的问题影响了微低重力试验的精度,本文中结合悬吊法和气浮法的优点,利用气体轴承极低摩擦力的特点,设计了一款气磁混合悬吊单元原理样机,以提高被动式跟随悬吊法微低重力试验的精度.首先介绍了气磁混合悬吊单元的工作原理,对气磁模块的布局方案进行了初选,选择了环形气体止推轴承与中央磁吸力单元组合的结构形式.设计了独特的永磁-电磁模块,并对其电磁吸力特性进行了分析,分析结果显示在气隙厚度为0.65 mm左右时,磁力能够保持在2 kN左右,得到了0.3~1.0 mm气隙长度下混合磁单元的磁力及刚度变化曲线.气体止推轴承采用大块多孔石墨作为节流器,能够在较小的空间尺寸中实现最大的承载能力,应用有限元方法对多孔质气体轴承的承载能力进行了分析,并进行了网格无关性分析,确定了计算模型的规模.对供气压力和渗透率等主要参数的影响规律进行了分析,分析结果显示选定的工作参数可在20μm气膜厚度下实现2 kN的承载.完成了气磁混合悬吊单元的结构设计,并试制了3台样机.针对气浮轴承进行了多孔材料渗透率测试.针对气磁混合悬吊单元,考虑到测试的安全性,设计了倒扣拉力法试验装置进行了气磁混合悬吊单元承载能力测试.针对气磁混合单元的极限承载能力和承载-位移特性进行了测试.基于恒定磁吸力及非线性磁吸力假设,将气磁混合单元的承载-位移特性转化为气体轴承的承载-位移特性,并与气体轴承承载能力的理论分析结果进行了比较.试验结果显示:试制的3台样机其最大极限承载能力均在2.4 kN以上,在安全系数3的条件下,可以承载80 kg的重物悬挂;磁吸力设计过程中应当使用非线性假设进行计算校核,得出的气膜承载能力与理论分析能够较好地吻合.
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关键词
微低重力试验
气磁混合
多孔质气体轴承
悬吊法
有限元法
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Keywords
micro-low gravity test
air-magnetic hybrid
porous gas bearings
suspension method
finite element method
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分类号
TH133.36
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名两端固支屈曲梁准零刚度隔振器的微振动隔振性能分析
被引量：18
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作者
王云峰
李博
王利桐
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机构
天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2018年第15期124-129,共6页
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基金
国家青年科学基金(51505331)
天津市科技支撑计划(14RCHZGX00874)
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文摘
航天器微振动具有幅值低、频带宽的特点,传统的被动隔振器难以对其有效隔离,两端固支屈曲梁准零刚度隔振器具有高静刚度低动刚度特性,且避免了铰接引入的间隙和摩擦,可适用于微振动隔振;对该隔振系统的动力学特性和隔振特性进行了分析;推导了屈曲梁正负刚度并联系统的零刚度条件,利用谐波平衡法得到系统阻尼、扰动幅值对系统隔振性能的影响;通过SIMULINK仿真对隔振系统的性能进行了验证。结果表明,该隔振系统低频隔振性能优于线性系统,可有效隔离微振动。
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关键词
固支屈曲梁
准零刚度(QZS)
微振动
隔振
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Keywords
clamped-clamped buckled beam
quasi-zero-stiffness （QZS）
micro vibration
vibration isolation
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分类号
TH212
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名基于改进神经网络的空间机械臂阻抗控制方法
被引量：5
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作者
戚毅凡
贾英宏
赵宝山
钟睿
洪闻青
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机构
昆明物理研究所
北京航空航天大学宇航学院
天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室
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出处
《中国空间科学技术》
CSCD
北大核心
2022年第2期82-90,共9页
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基金
国家自然科学基金(11772023)。
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文摘
针对环境信息不确定和碰撞模型未知情况下的空间机械臂柔顺控制问题,提出了一种基于改进型神经网络的阻抗控制方法。以空间机械臂阻抗控制系统闭环方程为基础,分析了环境信息不确定和碰撞模型未知情况下不能实现精准力控制的原因。利用粒子群优化算法调整神经网络中的权值矩阵,以提高神经网络的收敛速度和寻优性能。基于改进后的神经网络设计阻抗控制器,使改进后的神经网络能实时调整阻抗参数以达到更好的柔顺控制效果。数值结果表明,相比传统阻抗控制,该控制器能够有效减小力控制误差和位置控制误差,且对于力反馈干扰信号具有更强的抗干扰能力。
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关键词
空间机械臂
阻抗控制
神经网络
粒子群优化
智能控制
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Keywords
space manipulator
impedance control
neural network
particle swarm optimization
intelligent control
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分类号
V488.253
[航空宇航科学技术]
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题名考虑区间叠加不确定间隙的空间可展机构动力学研究
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作者
孟凡斌
张渤洋
侯月婷
王震南
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机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院
河北工业大学机械工程学院
天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室
哈尔滨工程大学机电工程学院
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出处
《上海航天（中英文）》
CSCD
2023年第4期88-96,共9页
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基金
国家自然科学基金(U21B2075)
中央高校基本科研业务费专项(3072022CFJ0702)
天津市微低重力环境模拟技术重点实验室开放课题(WDZL-2021-02)。
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文摘
本文建立了考虑不确定间隙空间可展机构动力学模型,通过对不确定间隙进行描述,结合传统接触模型提出含不确定区间间隙的接触力模型,并将其嵌入展开单元动力学模型,通过切比雪夫区间求解对含区间系统动力学模型进行求解,针对区间求解中启动阶段估计不准、区间叠加误差过大、区间整合的问题与展开单元叠加问题,提出了相适应的区间扩张、局部均值分解与瞬时叠加方法降低区间求解误差,并给出区间间隙累加下动力学响应边界。结果表明:区间间隙大小主要对系统运动精度产生较大影响,而区间间隙数量对系统运动稳定度影响较为严重。区间叠加方法相比于传统拟合方法可进一步提高空间可展机构预示精度,相较于传统拟合结果可提高7.74%。
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关键词
可展机构
不确定间隙
多体系统
动力学
信号分解
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Keywords
deployable mechanism
uncertain gap
multi-body system
dynamics
signal decomposition
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分类号
V414
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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