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大射电望远镜馈源支撑与指向跟踪系统的力学模型分析及实验研究

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声明

第一章绪论

§1.1大射电望远镜研究背景

§1.2 FAST项目的技术指标

§1.3馈源支撑及指向跟踪系统50米缩比模型

§1.4本文的主要工作

第二章基于非线性静力学分析的馈源舱稳态控制模型

§2.1引言

§2.2馈源舱支撑系统模型参数

§2.3馈源舱指向跟踪运动的稳态位置控制模型

§2.4基于索长调整的舱体运动规划

小结

第三章舱索机构的奇异性分析与消除

§3.1引言

§3.2舱索机构力奇异性的描述

§3.3消除奇异性的方案

小结

第四章舱索结构的非线性随机风振模拟

§4.1引言

§4.2随机风速的模拟

§4.3舱索结构上的随机风荷

§4.4舱索结构时域非线性随机风振模拟

§4.5模型悬索强度分析

小结

第五章舱索结构的涡激共振分析

§5.1引言

§5.2涡激扰力

§5.3涡激共振条件

§5.4 LT500m原型舱索结构涡激共振分析

§5.5 LT50m模型舱索结构涡激共振分析

小结

第六章舱索机构开环运动控制模型的实验修正

§6.1引言

§6.2开环运动控制模型的修正

§6.3基于测量的馈源舱实际位姿计算

§6.4舱索机构开环实验与结果分析

§6.5舱索结构固有频率的加速度计测量与分析

§6.6舱索结构随机风振的激光测量与分析

§6.7舱索结构涡激共振现象的观察

§6.8相似性问题

小结

第七章Stewart平台的动力学模型

§7.1引言

§7.2 Stewart平台结构模型

§7.3 支腿逆运动学方程

§7.4支腿逆动力学方程

§7.5基于Newton-Euler方法的Stewart平台动力学模型

§7.6数值算例

§7.7 Stewart平台对馈源舱的反作用力

小结

第八章Stewart平台奇异性分析

§8.1引言

§8.2运动奇异性

§8.3静力奇异性

§8.4动力奇异性

§8.5运动、静力及动力奇异性三者的关系

§8.6奇异性分析实例

小结

第九章结论与展望

致谢

参考文献

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摘要

在建立非线性舱索系统静平衡方程的基础上,采取使驱动力均匀的优化配置策略,建立了大跨度柔性舱索系统的稳态位置控制模型,实现了基于索长调整的馈源舱开环运动控制.发现了馈源工作曲面上的力奇异曲线,提出了修改索耳结构分布和增加下拉悬索两种消除奇异性的有效方案,保证了馈源舱的平稳运行.探索了一套完整的用于非线性舱索结构随机风振模拟的分析方法和模拟软件,模拟预测了在风荷干扰下悬索对馈源舱的可控精度.预测结果为制定馈源跟踪两级控制系统的精度分配方案提供了依据.此外,还模拟预测了舱索结构发生大幅度涡激共振的可能性.通过大量的机电光一体化模型实验研究,发现和消除了舱索机构开环运动控制模型的几种误差.在模型修正的基础上,进行了机构的多种开环实验.同时对舱索结构随机风振和涡激共振的计算模拟结论进行了验证.

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