基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究

为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着,采用多学科分析平台Isight建立主镜面形校正精度模型,以慧差为例,分析了主镜面形校正的准确性。最后,采用Isight平台建立了主镜面形校正能力分析模型,以低阶像散为例,分析了在促动器最大调整力为100N时,主镜面形的校正能力。分析结果表明：主镜慧差的校正精度为4%;力促动器能校正0.467个波长的像散。主镜面形校正算法及模型基本准确,可用来进行主镜面形校正。     

一种基于磁集成的取力发电变换器设计

针对军用移动电站取力发电系统输入电压变化范围大、输出电压动态和稳态特性要求高的特点,提出了一种带耦合电感的六相开关阵列DC/DC变换器拓扑结构.首先给出了两两耦合分布式耦合电感的工作模式,分析了变换器的动态特性;然后以某军用移动电站项目为例,给出了耦合电感的等效电感值计算公式,并得出了系统的稳态和动态电感参数;最后通过搭建实验样机进行了实验验证.实验结果验证了方案的可行性和有效性,说明通过电感反向耦合能提高系统的稳态特性和动态特性.     

基于接触理论的空间光学遥感器的动力学求解

遥感器结构中通过螺钉或销钉的非线性连接环节的存在使得准确求解动态刚度的困难加大，在介绍的经典接触理论的基础上，根据结构形式，材料和施加的预警力通过计算机模拟分析出连接部分接触面间的实际接触状态，在建立动力学有限元分析模型时，通过接触单元和螺钉单元模拟接触区域的刚度特性，获得系统的固有频率和振型，有限元分析结果与正弦招聘描试验时的结果基本一致（误差给为4％），表明这种方法能够较好地模拟出结构的动态刚度，相关分析还表明，只有通过分析接触等非线性环节，才能模拟出结构的真实动态刚度。     

基于BP神经网络的永磁直线同步电机齿槽力预估器

为了减小永磁直线同步电机（PMLSM）齿槽力的波动，采用二维电磁场有限元方法，结合动态分网来描述PMLSM定、动子间的相对运动.考虑非线性磁饱和的影响,对槽形尺寸、斜槽、闭口槽、气隙、分数槽等影响下的齿槽力进行了分析.计算结果表明，分数槽是有效减小PMLSM齿槽力波动的重要措施.将模拟计算得到的槽形、气隙对齿槽力波动的影响作为神经网络的训练样本，结合动量法和自调节学习规则，构建了基于BP神经网络的齿槽力预估器.通过该预估器，可以在PMLSM设计阶段对槽形尺寸、气隙大小进行合理的选择.     

基于STC单片机的焊接摆动器控制系统的设计

介绍了基于STC单片机焊接摆动器控制系统的设计,包括电源模块、单片机控制模块、直流电机脉宽调制(PWM)调速模块、红外线二极管检测与放大电路模块、人机交互模块等系统硬件设计,以及用C语言实现的系统软件设计.该系统能够控制焊枪以特定的预置参数进行摆动并配合一台小车进行流水线操作,从而达到自动焊接过程中的特殊要求.通过现场运行,系统稳定,可靠性高,满足工业现场要求.     

基于二次型性能泛函的主动控制致动器优化配置

致动器过多不仅增加控制能量和成本,而且会增加控制难度及降低控制效率。已有的优化配置研究中,已对一定数目致动器的位置配置进行了探讨,而对致动器的最优数目研究较少。本文首先根据致动器对结构系统的状态影响矩阵中控制贡献大小,提出控制系统中致动器最优数目的优化方法;然后根据致动器的灵敏度,提出改进的最优致动器布置计算方法及算法流程,提高计算效率,并通过实例进行了验证,说明本文提出改进的致动器优化配置算法流程的适应性和有效性,更能适应于大型土木工程结构主动控制中的致动器优化配置。     

基于压电堆式作动器的主动隔振研究及其仿真分析

以压电堆为作动器并安置于某机载精密仪器结构中,建立了结构主动隔振系统的动力学模型;针对该模型,建立了基于线性二次型Guass(LQG)最优控制理论的控制方法,对结构振动隔离的理论方法进行了研究并基于Simulink进行了数值仿真分析.仿真结果显示,所研制的隔振系统能够很好地隔离源自基座的位移激励,证明了所研究的隔振方法在理论上是有效的和可行的,从而为进一步的实验研究奠定了基础.     

基于LMI的H8控制在电液力控制系统中的应用

电液力控制系统中由于柔性负载的存在,传递函数的分子中通常含有一个振荡频率很低的二阶微分环节,这不仅严重影响系统的频宽,而且易使系统特性趋于振荡甚至不稳定．同时,典型的电液力控制系统属于奇异问题,传统的控制算法无法求解该问题．为了提高系统的频宽,获得希望的系统特性,结合液压式全自动地震波输入振动三轴装置(以下简称动三轴),采用基于线性矩阵不等式(LMI)的控制方法进行求解,并给出了控制器的具体推导过程和求解过程．在文章的最后还给出了动三轴在基于LMI的控制器作用下的仿真结果．结果表明,基于LMI的控制对改善动三轴的性能是非常有效的．     

基于LMI的H_∞控制在电液力控制系统中的应用

电液力控制系统中由于柔性负载的存在 ,传递函数的分子中通常含有一个振荡频率很低的二阶微分环节 ,这不仅严重影响系统的频宽 ,而且易使系统特性趋于振荡甚至不稳定 .同时 ,典型的电液力控制系统属于奇异H∞ 问题 ,传统的H∞ 控制算法无法求解该问题 .为了提高系统的频宽 ,获得希望的系统特性 ,结合液压式全自动地震波输入振动三轴装置 (以下简称动三轴 ) ,采用基于线性矩阵不等式 (LMI)的H∞ 控制方法进行求解 ,并给出了控制器的具体推导过程和求解过程 .在文章的最后还给出了动三轴在基于LMI的H∞控制器作用下的仿真结果 .结果表明 ,基于LMI的H∞ 控制对改善动三轴的性能是非常有效的     

基于LabVIEW的虚拟微孔钻削力测试仪的设计与实现

从虚拟仪器的设计思想出发,介绍了基于LabVIEW的虚拟微孔钻削力测试仪的设计思路、设计实践.通过功能化的模块设计和虚拟仪器的软件界面,体现虚拟仪器的测试仪特征.     

望远镜主镜位置解算算法研究

利用位移传感器测量望远镜主镜相对镜室的相对位置时,需要设计算法将传感器测得值解算为主镜的姿态和位置信息。本文对已有的算法进行了改进,从空间解析几何角度出发研究了主镜位置解算算法,并分析了传感器安装位置偏差对解算精度的影响,发现传感器安装径向尺寸误差对解算精度影响较小,而安装角度误差影响较大,并得到最佳的传感器安装角度为30°,从而得到最佳的传感器布局和解算方法。     

基于力控组态软件的高速公路隧道照明监控系统

给出了基于力控6.0组态软件的高速公路隧道照明监控系统的设计和实现.开发了一个界面直观、功能全面的监控系统,实现对高速公路隧道各照明灯组的就地/远程、手动/自动控制,以及照明灯组状态的集中监控.在该监控系统中,硬件设备采用西门子S7-200可编程控制器,PLC与上位机采用PPI通讯模式.     

空间大口径望远镜可展开式反射镜单元镜支撑技术

本文介绍了下一代空间望远镜的可展开式反射镜的概念及设计方案,并且分析了展开式反射镜单元镜的支撑方案,目的是确定单元镜支撑点数量及排布方式.用有限元方法分析了12-6-1、12-8-1和16-8-1型三种支撑点排布方式下各自的镜面自重变形.计算结果表明,采用16-8-1型的排布方式较为合理.计算带有支撑座的单元镜在1g惯性载荷作用下,通过调节支承座位移,获得镜面RMS值为16.52nm,小于1/4波长(632.8nm)的面形,表明将该支撑方案应用于单元镜具有可行性.     

基于力控组态软件的散货码头自动监控系统

通过对散货码头布局特点的研究,结合嵌入式控制系统的理论知识框架和应用基础,以散货码头的自动监控系统为对象,重点说明了力控组态软件作为上位机在监控系统中的应用,并对监控系统结构进行了分析和设计.现场总线、PLC和力控组态软件三者在自动监控系统中的组合应用,使得散货码头监控系统结构简单,操作简便,功能完善可靠,可扩展性好.     

望远镜主镜柔性侧支撑机构设计研究

侧支撑是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,侧支撑机构具有结构复杂、精密性高、运动量微小、无污染等特点,其性能优劣直接影响望远镜的成像质量甚至主镜自身安全。相比于传统机械式铰链机构,柔性结构具有体积小、无摩擦、无间隙以及无需润滑等优点,更加适用于大型望远镜主镜侧支撑机构。本文通过对柔性结构柔度矩阵的分析,利用等效弹性模量方法降低柔性结构设计及分析难度;针对一种基于运动学平衡原理的柔性侧支撑方式,通过等效弹性模量方法优化柔性结构尺寸,以满足大型望远镜主镜对于侧支撑机构的面形精度、定位精度、热匹配能力、固有频率的技术要求。     

九子镜多镜望远镜系统仿真方法的研究

在分析光学设计软件模拟光学面型基本原理的基础上,提出借助该软件接口,通过程序设计建立面形文件,仿真九子镜多镜望远镜系统的方法。首先,分析九子镜稀疏孔径结构特征,推导在球面主镜上确定子镜位置的公式。然后,开展程序设计,规定光线经过九子镜稀疏孔径结构光学面的传播属性,建立用户定义面形文件,实现仿真九子镜多镜望远镜系统。最后,给出评价系统的仿真实例。结果表明,仿真方法合理有效,对仿真其他结构的稀疏孔径系统具有重要的参考价值。     

望远镜主镜支撑用液压缸设计研究

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,得到液压缸的轴向刚度关于各个设计参数的理论表达。并分析了各个设计参数对液压缸刚度的影响。发现液压缸的轴向刚度只是和滚动薄膜的各项参数有关,和滚动薄膜的弹性模量成正比,且受滚动薄膜几何参数如薄膜的厚度、高度、内外圈半径等影响。     

望远镜主镜支撑中粘接连接的热应力研究

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比机械紧固方式,粘接连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。但由于粘接连接中镜子和粘接层的材料不同,在温度变化时,会引起较大的热应力,从而影响主镜的面形质量,因此对粘接链接中的热应力也需要进行研究。为此本文使用有限元方法对粘接层的热应力进行了系统研究,采用了MMT望远镜的支撑结构形式,通过计算镜子表面热应力分布情况,找到热应力最大值,并研究了几何因素、粘接层厚度和粘接层模量对热应力最大值的影响。     

粘结连接在望远镜主镜支撑中应力分散作用研究

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。