复杂机构的控制与结构同步优化设计

本文研究了非线性机构控制与结构同步优化设计问题。提出了一种复杂系统敏度分析的数值求解方法,该方法首先通过滑模控制器将非线性动力学方程化简为一个线性微分方程;然后,利用Newmark积分法,获得系统对设计变量敏度的数值解;最后,以Stewart平台为例,介绍了该方法的应用过程。数值结果说明了方法的有效性。     

大型相控阵天线结构保型设计研究

针对某大型相控阵天线自重大、表面精度要求高、加强筋安装位置受限的特点,本文进行相控阵天线阵面保型的结构方案设计.考虑到加强筋安装位置和型材受限,提出了连续化过滤函数,使得型材变量与连续变量进行映射,将离散变量拓朴优化转换为连续变量拓朴优化求解,提高了求解效率,降低了求解的规模.同时,为降低支腿驱动力,以调整机构条件数为目标进行铰节点的布局优化,并进行了静、动力的计算,确定了支腿最大驱动力.对某大型相控阵雷达进行了案例验证,收到满意的结果,并且该方案将应用到工程实际中.     

索牵引并联机器人静态平衡位置的正解研究

研究了一种大跨度但运动缓慢的索牵引并联机器人的位置正解问题,此时可认为系统处于静平衡状态,但必须考虑柔索垂度的影响。索牵引并联机器人的静态平衡位置的正解就是确定机器人末端执行器的位置和姿态,使得系统能在给定的柔索长度下处于静平衡状态。这涉及到系统的非线性力学分析而不仅仅是一个几何问题。本文采用悬链线方程描述柔索的力学特性,结合索端位移与机器人末端执行器位移之间的关系推导出机器人的末端执行器位移与索长变化之间的增量关系,据此提出一种迭代策略完成正解计算。数值算例验证了本文方法的有效性。     

大型射电望远镜运动索网反射面的建模与控制

针对大型射电望远镜整体索网主动主反射面的特殊结构形式,基于虚功和Hamilton变分原理,建立运动索网反射面动力方程,在此基础上,通过Lyapunov稳定性条件,得到的未知参数估计的自适应算法,并根据主动索网调整具有耦合和多输入多输出的特点,应用H∞最优控制理论,得出了具有鲁棒性的控制算法。数值仿真结果验证了方法的有效性和合理性。     

基于动态松弛法的柔索驱动并联机器人位置正解分析

根据悬链线解析表达式推导出悬索两端固定时索端拉力与索长之间的关系,用于求解特定长度的驱动柔索对处于某一位姿的动平台的作用力.动态松弛法可以从任意的初始状态开始,通过简单迭代而使系统达到静平衡状态.将该方法应用到柔索驱动并联机器人的位置正解分析中,可以得到与特定索长对应的动平台位姿.以舱索系统为例验证了方法的正确性.     

LT50m模型二级运动调整系统的动力学分析

安装在悬挂馈源舱内的Stewart平台作为馈源位姿精调机构与舱索粗调系统一起构成了大型射电望远镜(LT)馈源位姿的两级调整系统。使用索结构的悬链线解析方程以及在忽略舱体振动导致的Stewart平台惯性力的基础上,应用Newton-Euler法建立了舱索系统与Stewart平台耦合的动力学简化模型。通过对LT50m缩比模型的仿真分析,模拟了馈源舱对Stewart平台扰动的响应,并由实验进行了验证。     

索网主动反射面初始平衡状态的确定

结合大射电望远镜中索网主动反射面实例给出了一种基于最小二乘优化模型求解索网结构初始平衡状态的方法.该模型以悬索长度和节点外力载荷为设计变量,在一定的约束条件下追求索网的平衡状态与指定的几何形状最为接近.根据悬索悬链线解析表达式推导出索端位置和索端拉力与悬索长度之间的关系,从而可以得到优化所需的敏度信息.数值算例中给出了分析的详细过程,验证了算法的有效性.