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大型射电望远镜三级复合运动系统的建模仿真与实验研究

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第一章绪论

§1.1大射电望远镜课题背景

§1.2 FAST项目的技术指标

§1.3悬索馈源支撑系统50m缩比模型

§1.4本文的主要工作

第二章舱索系统运动的非线性数学模型分析与实验

§2.1引言

§2.2舱索系统运动的非线性数学模型

§2.3基于索长控制的舱索系统运动的数值仿真

§2.4悬索虚牵问题的分析

§2.5舱索系统运动模型的修正

§2.6舱索系统运动的实验研究

小结

第三章舱索系统结构的非线性有限元动力学分析

§3.1引言

§3.2舱索系统结构的非线性有限元模型

§3.3悬索柔性时滞问题的动力学分析

§3.4随机风荷的模拟

§3.5结构随机风振响应的数值仿真

§3.6结构随机风振响应的模型实验

小结

第四章舱索系统结构的风振控制

§4.1引言

§4.2具有主动下拉索的结构模型与风振控制效果仿真

§4.3具有被动下拉索的广义MTMD控制结构

§4.4 MTMD结构风振控制效果的时域与频域分析

小结

第五章舱索机构运动奇异性与舱-索连接点结构参数的关系

§5.1引言

§5.2舱索机构的奇异性分析

§5.3舱索机构奇异性的消除措施

§5.4理想地形条件下连接点结构参数的理论可行域分析

§5.5真实地形条件下连接点结构参数的实际可行域分析

小结

第六章舱索一级粗调系统与Stewart平台二级精调系统的复合运动学模型

§6.1引言

§6.2基于激光测量的馈源舱位姿确定与实际索长逆解

§6.3 Stewart平台的腿长逆解

§6.4 Stewart平台虎克铰位置的标定

§6.5粗、精两级调整机构复合运动的馈源逆运动学模型

§6.6粗、精两级调整机构复合运动的模型实验

小结

第七章主动反射面三级索网调整系统的概念设计与网面精度优化调整

§7.1引言

§7.2整体索网主动反射面的概念设计

§7.3单根索形状精度的优化调整

§7.4整体索网形面精度优化调整

小结

第八章总结与展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果

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摘要

大型射电望远镜指向跟踪系统主要包括舱索一级粗调系统、Stewart平台二级精调系统和主动主反射面三级调整系统,该文在三个子系统中均做了有关方面的研究.用悬链线描述悬索形状,建立舱索系统的非线性数学与力学模型,通过适当的优化策略,迭代求解出舱索系统运动所需的悬索平衡张力和索长,通过LT50m实验模型验证了理论计算模型的正确性和精确性.建立舱索系统结构的非线性有限元模型,用非线性动力学分析仿真计算悬索的时滞特性;模拟施加于结构的随机风荷,并对结构的随机风振响应作了较深入的研究.研究了增加被动下拉悬索结构用以抑制馈源舱风振响应的问题,对此结构进行了非线性静、动力分析,通过实验和模拟计算证明了下拉悬索对提高结构刚度、抑制随机风振所起的重要作用.研究分析了舱索机构在工作空间内的运动奇异性,讨论了舱-索连接点结构参数与运动奇异性的关系,并通过合理改变连接点的位置分布消除了系统的运动奇异性.根据馈源舱的理论位姿、实际位姿和Ste-wart动平台的理论位姿,建立了舱索一级粗调系统和Stewart平台二级精调系统的复合运动学模型,并通过大量的实验验证了该复合运动学模型的正确性.

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