答辩博士：李 耀
指导老师：吴洪涛教授/博导
论文题目：航天器六维隔振系统的设计、建模与控制研究
答辩委员会：
主席：王兴松 教授/博导 东南大学
委员：孙 宇 教授/博导 南京理工大学
谭业发 教授/博导 陆军工程大学
孙见君 教授/博导 南京林业大学
陈 柏 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：姚佳烽 讲师/硕导 南京航空航天大学
答辩时间：2020年3月17日 9：00
答辩地点：远程视频答辩（腾讯会议）
学位论文简介：
为了降低航天器上控制力矩陀螺、反作用飞轮等动力设备产生的微振动对高精密仪器性能指标的影响。开展了航天器六维隔振系统的设计、建模与控制研究工作。通过单轴隔振系统的理论分析、仿真分析以及试验验证了隔振系统的隔振性能，分别基于运动学各项同性和动力学各项同性设计了六维隔振平台，推导了单轴柔性铰链和柔性虎克铰的柔度矩阵以及柔性球铰的弯曲刚度应用于漂浮状态的隔振平台柔性动力学方程建立。将显示动力学方程应用到仿真分析中，为隔振试验中参数调节提供参考。通过试验验证了六维隔振系统的隔振性能。
论文的主要研究工作包括：
1、航天器单轴隔振系统的建模与分析，建立了单轴隔振系统的理论模型，通过理论分析、仿真分析以及试验验证对比了PI和LADRC两种控制方法的隔振效果。
2、分别基于运动学各项同性和动力学各向同性指标对六维隔振平台进行了优化设计，将对偶四元数与尺度因子结合推导了一种尺度均匀雅可比矩阵。
3、基于小变形假设和结构矩阵法推导了单轴柔性铰链的柔度矩阵、柔性虎克铰的柔度矩阵以及柔性球铰的弯曲刚度；其中对相对尺寸较小的柔性铰链的扭转刚度进行修正，使得理论值与有限元的误差明显降低。
4、基于柔性球铰的弯曲刚度推导了漂浮状态隔振平台的柔性动力学模型，并通过与ADAMS分析结果验证了动力学模型的正确性和准确性。
5、基于柔性动力学模型进行了六维隔振平台的主动控制仿真分析，为试验中控制参数调节提供参考。基于分散力反馈进行了六维隔振平台的主动控制研究，验证了隔振系统的隔振性能。
主要创新点：
1、推导了包含滤波器的单轴隔振系统振动传递函数，通过对比PI 和LADRC 两种控制方案，研究了滤波器对主动控制的影响，LADRC取得了较好的控制效果。
2、将对偶四元数与尺度因子结合推导了一种尺度均匀雅可比矩阵，并基于该雅可比矩阵进行了运动学各项同性优化设计，得到了一种运动学各项同性构型。推导了隔振平台动力学各项同性的设计准则，通过优化设计得到了最终的动力学各项同性构型。
3、基于小变形假设和结构矩阵法推导了单轴柔性铰链的柔度矩阵，其中对相对尺寸较小的柔性铰链的扭转刚度进行修正，基于单轴柔性铰链的柔度矩阵推导了柔性虎克铰的柔度矩阵以及柔性球铰的弯曲刚度；
4、基于柔性球铰的弯曲刚度推导了自由漂浮状态下柔性隔振平台的显示动力学模型应用到仿真控制中，为试验控制参数调节提供参考，并在试验研究中取得了较好的控制效果。
