应用Lon Works现场总线技术的索网反射面控制系统设计

提出基于Lon Works现场总线的大射电望远镜索网反射面节点控制方法,节点控制器采用嵌入式技术设计。该系统使用32位ARM微处理器AT91RM9200与神经元芯片Neuron3120xx,以主从CPU的形式构成节点控制器,实现对现场数据的处理和电动机的控制。系统具有网络节点分布灵活、节点容量大、控制实时性好,能很好地满足大射电望远镜索网反射面的节点控制要求。     

一种柔索并联机器人的刚度解析

大射电望远镜(LT)馈源柔索支撑系统是一种大跨度强非线性柔索并联机器人(WDPR),其刚度在相当程度上决定了它的有载定位精度。针对目前没有用解析法分析此类机器人刚度矩阵的现状,运用微分变换原理推导出它的完整刚度的解析表达式。基于馈源柔索支撑系统的非线性力学模型,得出动平台中心所受外力矢量的矩阵表达式,通过对外力变分来获取系统刚度矩阵与终端外力矢量、终端位移矢量的关系式,此刚度矩阵主要与柔索张力以及结构参数有关。以LT50m模型为例分析了该机器人的刚度。数值结果表明刚度矩阵的分析方法是有效的。研究结论对LT500m原型馈源支撑系统的结构设计、振动分析及运动控制均具有很好的借鉴作用。     

绳牵引并联机器人的静刚度解析

基于微分变换和线几何理论,建立包含关节弹性变形以及绳拉力等因素的绳牵引并联机器人的刚度模型,推导刚度矩阵的数学表达式.模型不仅考虑驱动单元、绳的弹性变形对机构刚度的影响,而且考虑机构在广义外力作用下由末端执行器微分运动所引起的结构矩阵的变化.通过线矢量的引入,分步求导模型中结构矩阵对末端执行器位姿变分的三维Hessian矩阵.模型表明,绳牵引并联机器人的系统刚度由两部分组成,其中一部分主要取决于绳的几何布置、末端执行器的位姿、驱动支链的物理特性;另一部分表达为结构矩阵相对末端执行器位姿的变分-Hessian矩阵与绳拉力矢量的乘积.大射电望远镜5m缩尺模型数值仿真与试验结果的对比验证了该方法的正确有效.     

大型射电望远镜悬挂馈源舱体结构的振动控制

将结构被动控制技术推广应用于射电天文领域，提出拉索－吊重振动控制方案，控制新一代大型射电望远镜悬挂馈源舱结构的风险振响应，首先，由非线性静力分析确定结构初始静态参考位形和初应力。其次，针对结构特点模拟作用在悬索和馈源舱上的随机风荷，在上述模型的基础上，在时域中模拟分析稳定索系对结构风振的抑制效果，同时，通过典型节点时域响应的FFT变化，绘出响应自动功率谱，进一步描述了振动控制的效果。     

大射电望远镜原型与畸变模型间复合摄动系数的研究

提出了一种综合多种畸变因素影响的畸变模型复合摄动系数概念与求解方法。首先,通过量纲分析法定义了大射电望远镜(Large Radio Telescope-LT)模型的相似准则。其次,分别推导了在馈源舱存在质量畸变或尺寸畸变情况下的单一摄动系数表达式,以及两种畸变同时存在情况下的复合摄动系数表达式。进而,实现了由LT畸变模型到原型的悬索张力和系统基频的预测。预测结论与有限元仿真结果的对比说明,对于多种畸变因素同时存在以及大畸变率情况,该文给出的预测方法有效。     

临界平面多轴疲劳寿命估算模型的验证与评估

利用5种材料对比分析6种常用多轴疲劳寿命临界平面模型的寿命估算结果，结果发现:对于同一对象、不同模型的估算结果相差较大；而对于不同对象、同一模型的估算结果，有时低于试验结果，有时却高于试验结果。不同寿命预测模型估算寿命合理与否，一方面取决于预测模型中的疲劳损伤参量是否有效，另一方面也取决于预测模型的表达形式是否合理。另外，模型的预测结果还与材料的开裂形式有关。Fatemi-Socie模型可以针对剪切型开裂材料给出较为理想的疲劳寿命预测结果。针对验证结果，对各模型的适用性进行评述，指出常用临界平面模型的适用条件尚需进一步研究，模型中损伤参量包含的系数的物理意义及系数与应力-应变状态和材料属性的关系也需进一步研究。     

一种新型的方舱电子设备缓冲架及其结构优化设计

构思了一种能够更有效地缓解冲击强度的缓冲架，基于满应力的设计思想，对缓冲架的结构尺寸进行了动态满意应力优化设计，得到良好的原理性设计效果。     

一种基于三轴与单轴随机振动最大应力等效的载荷裁剪方法

为了避免三轴振动试验对产品造成过试验问题,现以单轴振动试验标准为基准,进行基于三轴振动与单轴依次振动最大响应应力等效的三轴载荷谱裁剪。首先对线性系统在随机振动下激励与响应均方根值的关系进行推导,将单轴振动时的最大等效应力与三轴振动时的最大等效应力的比值n作为三轴振动载荷谱均方根值的裁剪系数,裁剪保持载荷谱扫频范围、拐点频率值以及载荷谱斜线段的斜率N不变,根据梯形谱均方根值计算公式反推出梯形载荷谱直线段谱值,进而得到满足三轴与单轴随机振动最大应力等效的三轴载荷谱。通过对某典型舱段结构进行三轴载荷谱的裁剪,并将载荷谱裁剪后的三轴振动应力响应与载荷谱裁剪前的单轴振动应力响应进行对比,验证了方法的有效性与准确性。     

基于ANSYS的天线结构CAE平台的开发

天线结构的有限元建模需要深厚的力学基础和工程经验,开发周期长,难度大,而且各企业购买的CAE软件由于操作复杂并未得到充分利用。针对这种情况,提出以ANSYS为基础进行二次开发,建立面向天线结构的虚拟仿真平台。从而降低开发的复杂性,使天线结构的有限元快速建模仿真成为可能。     

6腿支撑液压式平台自动调平算法

为了实现6腿支撑液压大吨位平台的计算机控制自动调平，参照Stewart并联机构，将高次静不定平台结构转化为静定结构。通过对平台机构运动学和动力学分析，得到关于平台腿长、液压缸速度、加速度、驱动力的计算机参数化调平算法。基于测量结果，给出平台自动调平的运动规划。算例表明，算法正确，调整过程合理，参数化自动平算法既可作为调平闭环控制的依据，也为平台液压缸的结构设计、功率选择提供了定量参考。