[发明专利]悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法

权利要求书

1.悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：跟踪系统为由悬挂装置、缓冲装置、倾角传感器、万向节、张力传感器、竖向补偿线性模组、水平随动装置与驱动控制单元构成的三自由度主动随动跟踪系统，跟踪对象为模拟航天器的运动速度以及模拟航天器与跟踪系统间的作用力；

其悬挂点的运动模型为

q₁,q₂,q₃为运动学模型状态，分别表示模拟航天器与竖向方向夹角的正交分解以及缓冲装置弹簧形变量，v₁,v₂,v₃为模拟航天器的运动速度的正交分解，d＝l₀+l₁+l，l₀缓冲装置弹簧原长，k弹簧刚度系数，l₁＝Mg/k，M为模拟航天器重量，g为重力加速度，u₁,u₂,u₃为驱动控制单元伺服电机的运动速度，且为跟踪系统的控制输入。

2.根据权利要求1所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：模拟航天器安装在悬挂装置上，悬挂装置与缓冲装置一端连接，缓冲装置的另一端与倾角传感器的安装板连接，倾角传感器的安装板连接到万向节上，万向节通过张力传感器安装到竖向补偿线性模组上，竖向补偿线性模组安装在水平随动装置上，竖向补偿线性模与水平随动装置在驱动控制单元的伺服电机的带动下运动，缓冲装置将跟踪系统对模拟航天器拉力的跟踪转化为对弹簧形变量的跟踪。

3.根据权利要求1所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：模拟航天器的运动速度v₁,v₂,v₃未知，设计控制器时视为系统干扰。

4.根据权利要求1所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：系统运动学模型可改写为b(q)＝diag[-1/d,-1/d,1]，d＝[v₁/d,v₂/d,-v₃]^T。

5.根据权利要求1或4所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：q＝[q₁,q₂,q₃]^T，控制目标为q_d＝[0,0,l_d]^T，误差e＝q-q_d，滑模面s＝[s₁,s₂,s₃]^T∈R³,c₀＝diag(c₀₁,c₀₂,c₀₃),c₁＝diag(c₁₁,c₁₂,c₁₃)，c_0i与c_1i均大于0，i＝1,2,3。

6.根据权利要求5所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：跟踪系统控制器设计为

C＝[c₀,c₁]^T,B(q)＝[diag(1,1,1),b(q)]^T,F(q)＝[1,1,1,f(q)^T]^T,ε为任意小的正数。

7.根据权利要求6所述的悬挂式主动重力补偿系统悬挂点跨尺度跟踪方法，其特征是：控制器参数设定及调整规律为

1)初定c₁＝diag(1,1,1)，c₁过大系统容易振荡；

2)初定c₀＝diag(10,1,1)，λ＝diag(50,10,10)，若系统静态误差大则增大λ对应的参数直至系统输出曲线带有毛刺；

3)此时增大c₀对应的参数，直至系统输出曲线毛刺消失，获得平滑的系统输出曲线；

4)最后增加c₁对应的参数进一步加快系统收敛速度；

5)选取ε＝0.5，ε＞0.5，系统误差增大，ε＜0.5，系统易抖动。