题目：新型伺服悬吊零重力模拟系统研制方案探究

        随着太空技术的发展，越来越多的空间飞行器和空间机器人被人类运用于对太空的探索之中。由于空间实验耗资巨大，因而一般在空间飞行器或空间机器人升空前，为了保证升空后的各种设备正常工作，确保在轨任务的成功执行并达到所要求的性能指标，在升空前要在地面进行大量的预先研究。而要在地面进行实物的实验验证，首先需要模拟空间环境，而空间环境的一个重要特征就是零重力或者说微重力。从原理上讲，零重力环境的产生一般基于如下三种原理：利用重力加速度做自由落体运动，可形成失重环境；利用地球吸引力做匀速圆周运动；利用平衡力抵消重力。零重力地面模拟系统经过几十年的发展，相继出现了落塔法、悬吊法、水浮法和气浮法等。在几种地面零重力模拟方法中，悬吊法是一种非常重要而且有诸多优点的方法，在很多地方有着广泛的应用，但是目前存在的悬吊零重力模拟系统还存在很多的不足和很大的发展空间。本文提出了一种由吊丝、电机、配重以及相应的控制系统组成的新型伺服绳索悬吊零重力模拟系统。首先建立了系统的运动学模型。因为系统采用交流电机进行伺服控制，所以接下来探讨了系统控制系统的设计，并决定采用PID控制方法对系统进行力位置复合控制。接下来在Simulink中对控制系统进行了建模和仿真，为方便起见首先进行了二维空间的零重力模拟系统建模与仿真，然后对三维空间的零重力模拟系统进行了建模和仿真，并分析了仿真结果，验证了该新型零重力模拟系统理论上的可行性。最后对未来工作进行了一个计划和展望，并对全文进行了一个总结。