LT50 m模型柔性Stewart平台的运动精度分析

基于刚柔混合多体系统动力学的模态综合法研究了LT50 m模型中精调稳定Stewart平台的动力学问题,计算了支腿弹性变形对Stewart平台定位精度的影响。仿真结果表明,在LT50 m模型中,相对于实验获得的支腿进给误差和Stewart平台固有的加工制造误差对系统定位精度造成的影响,支腿的弹性变形可以忽略不计。     

大射电望远镜馈源舱系统Stewart平台的技术研究

FAST大射电望远镜以中科院国家天文台为研制总体,其Stewart平台作为馈源舱内部接收机平台的精调机构,用于减少和抑制整个馈源舱的风激扰动影响,并对馈源运动轨迹进行精调定位。基于目前馈源舱系统的设计输入,完成了Stewart平台的构型选择和参数确定,进而分别从下平台、上平台和伸缩支杆三方面进行Stewart平台的详细结构设计。在结构设计的基础上,利用有限元分析软件ANSYS分别对下平台、上平台和伸缩支杆进行了力学分析。结果表明,该Stewart平台满足设计需求。     

柔索悬挂Stewart平台振动控制及稳定性研究

在柔索悬挂条件下,利用多体动力学与控制理论以及特征系统实现算法(eigensystem realization algorithm,ERA),研究了Stewart平台的基平台受到扰动时其末端执行器的控制稳定性问题,提出了相应的控制策略.用自行研制的多体动力学与控制仿真软件分析了不同弹性系数在柔索悬挂条件下Stewart平台的动态特性,并用ERA对系统的模态进行了比较,获得了动力学上可控的悬挂支撑方案.以数值仿真分析结果为基础设计了柔索悬挂Stewart平台的试验方案,对实际控制效果进行了研究,验证了数值仿真结果的正确性.     

柔索悬挂Stewart平台振动控制及稳定性研究

在柔索悬挂条件下,利用多体动力学与控制理论以及特征系统实现算法（eigensystem realization algorithm,ERA）,研究了Stewart平台的基平台受到扰动时其末端执行器的控制稳定性问题,提出了相应的控制策略。用自行研制的多体动力学与控制仿真软件分析了不同弹性系数在柔索悬挂条件下Stewart平台的动态特性,并用ERA对系统的模态进行了比较,获得了动力学上可控的悬挂支撑方案。以数值仿真分析结果为基础设计了柔索悬挂Stewart平台的试验方案,对实际控制效果进行了研究,验证了数值仿真结果的正确性。

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LT50m缩比模型的馈源舱运动规划

介绍 5 0 0m口径大型射电望远镜 (LT)的 5 0m缩比模型 ,给出基于索长控制的馈源舱位姿运动规划方法。数值算例和现场CCD光学检测表明 ,给出的方法正确可行。此方法在舱体运动闭环控制的实施中起到了关键的技术支撑作用。     

悬挂式Stewart平台的稳定性分析

为了满足大射电望远镜馈源平台的工作要求，从铰链点约束力的角度出发，研究了一种基于Stewart平台结构的六自由度主动减振系统的稳定性。首先在牛顿—欧拉方程基础上，提出了一种求解逆动力学问题的算法；采用该算法，定量分析了约束合力及合力矩与构型的关系。结果表明，在同样激振作用下，存在使机构获得较好稳定性的构型；最后给出了三种构型的机构稳定性实验结果，得到了与理论分析一致的结论。为同类机构的优化设计提供了动力学分析方法。     

结构参数对大型射电望远镜舱索并联机构奇异性的影响

与Stewart平台机构相似,大型射电望远镜舱索并联机构存在奇异性问题。在舱索机构开环运动控制模型的基础上,探讨了结构参数对奇异性的影响,找到了通过修改结构参数消除奇异性的方法,给出了设计参数可行域。计算机仿真和模型现场实验证明了设计方法的可行性。     

大射电望远镜舱索系统的神经网络预测模型的建立

由大跨度柔性悬索拖动馈源舱运动来实现其精确定位的新型大射电望远镜(LT)具有变结构、非线性、大滞后、多输入多输出的特点,传统的建模方法已很难建立起其精确的数学模型,这里提出了采用BP神经网络进行辨识建模的思想．考虑到基于标准BP算法的神经网络收敛速度慢、易于陷入局部极小值的不足,提出了基于数值优化的L—M(Levenberg-Marquardt)训练算法。应用Matlab6．x中的神经网络工具箱实现了系统的仿真．实验结果表明,采用这种方法可成功地建立舱索系统模型,无论其学习能力还是泛化能力都得到了很好的效果,且其收敛速度大大提高。     

大射电望远镜柔性Stewart平台的动力学分析与控制

根据KED方法建立了柔性支腿Stewart平台的动力学模型。针对该机构为一非线性、强耦合、多输入多输出等特点,提出一种干扰观测器和基于优化神经网络结构的PID控制器(PID-NNC)相结合的控制算法来实现大射电望远镜(LT)馈源高精度轨迹跟踪。这种新方法通过构造干扰观测器来观测柔性Stewart平台的各种干扰,并对观测到的干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响,同时采用PID-NNC进行动态解耦控制。理论分析和仿真实验结果表明,该控制算法不仅能满足馈源轨迹跟踪高精度要求,而且具有较强的鲁棒性。     

大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人伺服带宽分析

利用有限元通用软件ANSYS建立了大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人的有限元模型；采用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现了该模型的参数化设计；通过对任意位姿结构进行模态分析，计算出并联机器人在其工作空间内的固有频率分布；根据伺服系统设计原则，确定了该并联机器人的伺服带宽。     

大型射电望远镜类Stewart平台的奇异性研究

将大型射电望远镜的悬索馈源舱体系统类比于Stewart平台,对其进行奇异性的研究。考虑柔性悬索只能承受拉力的特点和天文观测的要求,分析了馈源舱的可实现工作空间。基于系统的非线性静力平衡方程,根据力传递Jacobian矩阵的行列式和条件数,剖析了工作空间内部的力奇异性。研究结果为确定系统工作空间提供了依据,为改进系统结构设计,消除奇异性提供了参考。     

大射电望远镜精调Stewart平台结构刚度分析

建立了大射电望远镜精调Stewart平台的有限元模型,对其位于典型工作位置的结构进行了刚度和模态分析。利用Ansys参数化设计语言(APDL)实现有限元模型的参数化设计,使之能对锁定在不同位姿的Stewart平台结构进行刚度和模态分析,从而计算出Stewart平台在其任务空间内的刚度和固有频率分布。根据伺服系统设计准则,进一步确定了Stewart平台的伺服带宽。     

Stewart平台对大型射电望远镜反作用力的研究

Stewart平台作为馈源位置和姿态精调系统被安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中。本文推导了计算馈源舱中的 Stewart平台对舱体反作用力的公式 ,分析了馈源舱体姿态 ,Stewart平台的质量、调整速度与反作用力间的关系。研究结果为设计馈源舱与 Stewart平台的质量比 ,消除平台对舱体的动力影响打下了基础     

大射电望远镜精调平台运动精度分析

针对新一代大射电望远镜机电光一体化设计馈源高精度轨迹跟踪要求,提出采用Stewart平台作为馈源运动轨迹跟踪二级精调平台。对Stewart精调平台进行了逆动力学分析;利用上下平台之间的位置向量关系,给邮了Stewart精调平台运动精度分析模型及其轨迹跟踪精调结果。证明了Stewart精调平台用于新一代大射望远镜工程的可行性。     

大型射电望远镜馈源舱对Stewart平台扰动的响应

Stewart平台作为馈源位姿精调机构安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中 ,与悬索对馈源舱位姿的粗调机构一起 ,构成馈源位姿的两级调整系统。模拟了当Stewart平台对馈源位姿进行精调时 ,馈源舱由于Stewart平台反作用力的扰动而产生的位移响应。根据模拟分析结果和观测精度要求 ,提出了保证馈源位姿两级调整方案成功实施的改进设计