题目：推进器调姿机构的研制

 

随着我国电推进技术的发展，搭载电推进器的调姿机构的研制也迫在眉睫，因此，设计一款符合我国电推进发展的，高精度，高可靠性、柔性化的调姿机构已十分必要。本文结合国内外几种二自由度旋转机构和国外已应用到卫星上电推力器的调姿机构，设计了一种结构紧凑，柔性化，精度高的二自由度调姿机构，建立了运动学模型和力学模型，研制了原理样机，最后还进行了相关的实验和分析。本文主要研究内容如下：

1）机构总体方案设计。通过对比几种运动方案的优缺点，最终确定了直线步进电机配合弹簧+钢丝绳关节的驱动方式；

2）对调姿机构进行详细设计。主要包括旋转平台设计，支撑设计，驱动平台设计，弹簧+钢丝绳关节设计以及锁紧释放机构设计，并对相关关键零件进行仿真校核；

3）针对调姿机构的特点，本文建立了该机构的运动学模型和力学模型。通过建立机构运动学模型，得到运动学逆解，并使用MATLAB和ADAMS联合仿真验证运动学模型；分别建立了调姿机构在锁紧状态和释放状态的力学模型，并解得两状态中锁紧释放机构的受力情况以及直线步进电机的驱动力，解出了旋转关节四根旋转轴受力。

4）设计了调姿机构控制系统。在PC机上设计了上位控制命令输入界面，并在界面中实现了对调姿机构运动学的相关控制算法。完成了基于AVR的下位机运动控制器的软、硬件设计，该控制器由两块相同的电路板构成，能够与上位机互相通信，并采集编码器数据。

5）进行了调姿机构的实验研究。对调姿机构运动实现及上位机、下位机运动控制进行了实验，并通过编码器数据验证调姿的性能。