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原初引力波望远镜环境保护罩高度轴系结构方案及控制策略
1
作者 乐中宇 蒋粲奕 +3 位作者 徐进 邓壮壮 郑波 陈亮 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期187-198,共12页
阿里原初引力波项目为保护望远镜提出了独特的环境保护罩方案,该研究针对该方案的高度轴系结构及控制策略展开。首先,根据望远镜运行模式对高度轴系进行运动及结构方案设计,建立系统的接触和摩擦模型,并进行动力学仿真。基于仿真结果提... 阿里原初引力波项目为保护望远镜提出了独特的环境保护罩方案,该研究针对该方案的高度轴系结构及控制策略展开。首先,根据望远镜运行模式对高度轴系进行运动及结构方案设计,建立系统的接触和摩擦模型,并进行动力学仿真。基于仿真结果提出基于目标位置的力矩补偿双电机控制策略,并为主动电机设计了基于SAPSO-BP策略的PID控制器。控制系统仿真结果表明,基于SAPSOBP的PID控制器在1°/s阶跃信号下,相对于调节时间相同的PSO-BP策略超调量减少了6%,且在一定扰动下能够更好地抑制峰值误差。通过对高度轴系统验证,该控制策略在1°/s及2°/s阶跃信号、梯形信号以及正弦信号下表现出了良好的跟随性能,并可以实现主从电机的协调分配与稳定运行,其速度跟踪误差均满足设计要求。 展开更多
关键词 环境保护罩高度轴系 多体动力学 双电机控制策略 BP-PID控制器 SAPSO优化算法
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用于天文导航设备检测的星模拟装置 被引量：29
2
作者 赵晨光 谭久彬 +1 位作者 刘俭 王宇航 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1326-1332,共7页
为实现对天文导航设备的实验室检测,设计了一种星模拟装置。对该装置所采用的准直光学系统、数字可调光源进行了研究,并提出了背景光模拟的技术要求。根据天文导航设备的主要技术要求给出星模拟装置的整体结构。介绍了消色差准直光学系... 为实现对天文导航设备的实验室检测,设计了一种星模拟装置。对该装置所采用的准直光学系统、数字可调光源进行了研究,并提出了背景光模拟的技术要求。根据天文导航设备的主要技术要求给出星模拟装置的整体结构。介绍了消色差准直光学系统、数字可调光源和确定星点大小及位置的关键技术,并分析了背景光均匀性对星模拟效果的影响。最后,制作了星模拟装置,并进行了相关验证性实验。实验结果表明,该装置能模拟0～5等星,背景光均匀性为94.7%,系统焦距为1647mm,视场为28′,准直性优于±2″。该装置可以同时模拟星光和背景光变化,具有准直性好、背景光照度模拟范围宽等优点,能够满足天文导航设备的实验室检测要求。 展开更多
关键词 天文导航 星模拟 光学仿真 光源标定
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空间太阳望远镜主桁架的模态分析与试验 被引量：22
3
作者 陈志平 陈志远 杨世模 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1-3,7,共4页
根据1m光学主镜支撑系统的特殊要求,提出了空间主桁架结构的模态分析与试验方案。运用MSC.NASTRAN软件计算求得前几阶固有频率和振型, 分析出结构存在局部模态。用自由悬挂、单点激振多点拾振法进行模态试验,CADA-X软件辨识模态参数, ... 根据1m光学主镜支撑系统的特殊要求,提出了空间主桁架结构的模态分析与试验方案。运用MSC.NASTRAN软件计算求得前几阶固有频率和振型, 分析出结构存在局部模态。用自由悬挂、单点激振多点拾振法进行模态试验,CADA-X软件辨识模态参数, 结果验证了结构隐含的薄弱环节。计算与试验得到的模态参数相对误差在7.9%内,说明模态分析与试验的方案可行。分析了试验误差和结构产生缺陷的原因,为整星改进设计与光学装校提供可靠依据。 展开更多
关键词 空间太阳望远镜 模态分析 模态试验 主桁架
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一种高星等标准星光模拟器的设计与性能分析 被引量：17
4
作者 冯广军 马臻 李英才 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期39-42,共4页
在卫星探测相机及星敏感器的地面标定实验中,需要一台能够模拟无穷远处极小星点以及极弱星光照度的光源,即星光模拟器。采用积分球均匀点光源加准直平行光管模拟出无穷远处的星点,使用可变光阑调节光能量动态范围,提高模拟星等。同时点... 在卫星探测相机及星敏感器的地面标定实验中,需要一台能够模拟无穷远处极小星点以及极弱星光照度的光源,即星光模拟器。采用积分球均匀点光源加准直平行光管模拟出无穷远处的星点,使用可变光阑调节光能量动态范围,提高模拟星等。同时点光源的光亮度可以精确测定,再通过精确测量影响星等照度的各个因素,从而解决弱光情况下的标定问题。分析模拟器的模拟星等能力及精度,在现有加工测试条件下,星光模拟器能够满足模拟614星等照度要求且精度较高,完全满足地面标定实验需求。 展开更多
关键词 星等 星光模拟器 弱光标定方法 地面标定
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基于无参考结构清晰度的自适应自动对焦方法 被引量：18
5
作者 谢小甫 周进 吴钦章 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期84-89,共6页
针对自动对焦系统,提出了一种基于单帧图像无参考结构清晰度的自适应变步长爬山搜索策略。该方法利用了无参考结构清晰度可提供的离焦量先验信息:当离焦量大时,大步距粗调快速逼近准焦位置;当离焦量小时,小步距微调准确定位准焦位置。... 针对自动对焦系统,提出了一种基于单帧图像无参考结构清晰度的自适应变步长爬山搜索策略。该方法利用了无参考结构清晰度可提供的离焦量先验信息:当离焦量大时,大步距粗调快速逼近准焦位置;当离焦量小时,小步距微调准确定位准焦位置。该方法在不降低调焦精度的情况下,大大减少了自动对焦所需的图像数量和决策次数。实际系统实验结果表明,新方法使自动对焦速度提高了50%以上。 展开更多
关键词 自动对焦 对焦函数 爬山搜索法 无参考结构清晰度
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一种车载设备的低频水平减振方法 被引量：13
6
作者 杜宁 胡明勇 +1 位作者 毕勇 朱庆生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期184-190,共7页
针对大型车载光电设备0~20 Hz低频段振动,综合考虑承载能力及车内空间,基于准零刚度系统隔振原理,提出了一种新的低频水平方向隔振方法。将一种新型的负刚度机构并入正刚度的弹簧,组成正负刚度并联的新构型隔振系统。通过对隔振系统的... 针对大型车载光电设备0~20 Hz低频段振动,综合考虑承载能力及车内空间,基于准零刚度系统隔振原理,提出了一种新的低频水平方向隔振方法。将一种新型的负刚度机构并入正刚度的弹簧,组成正负刚度并联的新构型隔振系统。通过对隔振系统的基本原理和动力特性进行理论分析,得到了系统处于平衡位置时的零刚度条件;并对加入了新型隔振系统的车载光电设备振动响应进行了模态仿真。理论分析和仿真结果表明,此新型准零刚度水平隔振系统在不改变承载能力的情况下,降低了固有频率,对于低频隔振有明显的效果。可将0~20 Hz频率范围内的振动幅值降低96.67%左右。通过对装有该隔振系统的车载仪器的性能进行测试,可验证该隔振系统对车载设备的隔振效果非常明显。 展开更多
关键词 负刚度 准零刚度 水平隔振
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液晶光阀星图模拟设计与实现 被引量：12
7
作者 唐建国 袁家虎 吴钦章 《光电工程》 CAS CSCD 1999年第S1期75-78,共4页
星图模拟是星敏感器研制过程的重要组成部分。本文提出了采用液晶光阀用计算机控制产生星图的方法，并给出了相关的算法．
关键词 星图模拟 液晶光阀 星传感器 计算机控制
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星敏感器单星模拟光源系统 被引量：12
8
作者 张文明 王效才 +1 位作者 马屹 段海峰 《光电工程》 CAS CSCD 1998年第A12期74-78,共5页
在星敏感器的标定检测中 ,通常要求提供一个模拟星 ,以便在实验室内标定星敏感器 ,从而减少大气变化的影响。模拟星的设备通常称为星模拟器 ,它们提供相对被测物体无限远的点光源作为模拟星 ,对其大小、光度 (星等值 )、光谱特性、色温... 在星敏感器的标定检测中 ,通常要求提供一个模拟星 ,以便在实验室内标定星敏感器 ,从而减少大气变化的影响。模拟星的设备通常称为星模拟器 ,它们提供相对被测物体无限远的点光源作为模拟星 ,对其大小、光度 (星等值 )、光谱特性、色温类型等进行严格模拟。对实现模拟单星的研究作了详细的介绍。 展开更多
关键词 星光探测器 模拟星 恒星光谱
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115～180nm远紫外临边成像光谱仪信噪比分析与验证 被引量：3
9
作者 于磊 林冠宇 +1 位作者 曲艺 王淑荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期3156-3160,共5页
115～180nm远紫外临边成像光谱仪原理样机是针对电离层探测而开发的预研空间光谱仪器。由于远紫外波段的特殊性,仪器所能接收到的信号非常微弱,因此灵敏度和信噪比就成为了衡量性能的重要指标。该文根据信号统计检测理论,在阈值理论的... 115～180nm远紫外临边成像光谱仪原理样机是针对电离层探测而开发的预研空间光谱仪器。由于远紫外波段的特殊性,仪器所能接收到的信号非常微弱,因此灵敏度和信噪比就成为了衡量性能的重要指标。该文根据信号统计检测理论,在阈值理论的基础上,提出了计算这种仪器的灵敏度和信噪比的方法。首先分析了接收信号和系统噪声的概率分布,然后引入探测概率和虚警概率因子,从而推导出仪器的灵敏度与信噪比的计算表达式。根据灵敏度计算和电离层中探测粒子辐射波长的亮度范围,可知仪器的灵敏度能够满足探测需求。之后对仪器的信噪比进行了理论计算,并建立了相关的实验系统进行验证,结果表明,由该方法计算出的结果和实验结果之间的误差在允许范围内,因此是合理的。 展开更多
关键词 远紫外 灵敏度 信噪比 阈值理论 响应度
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高精度星敏感器二轴标定转台的设计 被引量：3
10
作者 张文明 邓文和 《光电工程》 CAS CSCD 1999年第S1期107-110,共4页
作为航天飞行器的姿态控制重要元件星敏感器，其控制精度的检测标定显得尤为重要，本文针对星敏感器测量空间里间角距的重要指标，提出了采用高精度二轴转台的设计方案，较好地实现了对星敏感器静、动态标定的目的，并对二轴转台的设计... 作为航天飞行器的姿态控制重要元件星敏感器，其控制精度的检测标定显得尤为重要，本文针对星敏感器测量空间里间角距的重要指标，提出了采用高精度二轴转台的设计方案，较好地实现了对星敏感器静、动态标定的目的，并对二轴转台的设计进行了详细的介绍． 展开更多
关键词 星敏感器 二轴转台 结构设计 误差分析
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光测设备上的现场总线应用设计 被引量：2
11
作者 王岱 吴钦章 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期92-97,共6页
在光电跟踪测量设备上实现了基于CAN总线的多探测器成像控制系统。该系统利用DSP芯片实现现场控制节点硬件和控制程序开发,按照模块化设计以灵活地满足成像控制系统的电机控制、传感器控制、温度测控等工程上需求;设计了实时通讯协议来... 在光电跟踪测量设备上实现了基于CAN总线的多探测器成像控制系统。该系统利用DSP芯片实现现场控制节点硬件和控制程序开发,按照模块化设计以灵活地满足成像控制系统的电机控制、传感器控制、温度测控等工程上需求;设计了实时通讯协议来满足系统控制网络数据传输的要求;编制了可在远程上位机上运行的主控程序以对成像控制系统进行监控。此应用设计创新性地将工业标准总线与光电测量设备电控系统相结合,其测试结果和外场使用情况说明,此系统性能稳定可靠,通用性好,已经在作者所参与的光电成像跟踪测量设备研制工作中得到推广使用。 展开更多
关键词 光电成像跟踪测量设备 多探测器成像控制系统 现场总线 CAN总线
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基于PSD的太阳方位对准系统研究 被引量：2
12
作者 马帅旗 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第15期215-219,共5页
针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题,设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息,利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位;另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形... 针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题,设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息,利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位;另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形成光斑,计算光斑中心与PSD器件几何中心之间偏差,结合二者信息对太阳方位进行准确定位,对安装倾斜误差进行补偿。实验结果表明,该太阳方位对准系统能够实现全天候、大范围内准确定位,设计方法合理、可行。 展开更多
关键词 方位对准 四边形位置敏感探测器(PSD) 视日运动轨迹法 光斑跟踪
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精密光电测试转台热特性仿真分析 被引量：1
13
作者 杜宁 胡明勇 毕勇 《机械设计与制造工程》 2016年第7期35-39,共5页
本精密光电测试转台用于高精度星敏感器的地面标定检测系统,其置于地面模拟空间环境中,要求其在恶劣的模拟空间环境中具有极高的精度。为了研究精密转台在模拟的空间高、低温真空环境中的变形特点及工作精度,首先分析了转台所处的高、... 本精密光电测试转台用于高精度星敏感器的地面标定检测系统,其置于地面模拟空间环境中,要求其在恶劣的模拟空间环境中具有极高的精度。为了研究精密转台在模拟的空间高、低温真空环境中的变形特点及工作精度,首先分析了转台所处的高、低温真空环境的特点,给出了转台在高、低温真空环境中的主要传热途径,然后合理地选择了转台材料并设计了转台的机械结构,最后应用ANSYS有限元分析软件对转台做了热-结构耦合仿真分析。通过仿真分析,得到了转台在两个极限温度(-60℃和90℃)环境中达到热平衡时的温度变化特性和整体变形量,进而得出了变形对转台在高、低温真空环境中精度的影响。结合对转台的使用精度要求,对转台进行了结构优化设计,最终使转台达到了所需要的工作精度要求。 展开更多
关键词 有限元分析 精密二轴转台 热特性分析
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Hα与白光望远镜的结构模态分析和改进设计
14
作者 陈志远 钱瑞明 +2 位作者 陈志平 杨世模 薛俊荪 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期541-544,共4页
运用有限元分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN建立了Hα与白光望远镜的有限元模型,采用特征向量法求得前四阶固有频率和振型.用自由悬挂和单点激振多点拾振的模态试验方法,获得了该结构的模态参数.试验结果与计算结果对比表明,两者模态参数的... 运用有限元分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN建立了Hα与白光望远镜的有限元模型,采用特征向量法求得前四阶固有频率和振型.用自由悬挂和单点激振多点拾振的模态试验方法,获得了该结构的模态参数.试验结果与计算结果对比表明,两者模态参数的最大误差为6.4%,振型相似.以提高基频、减轻质量为目标,对望远镜结构进行了优化计算,根据优化结果对结构进行了改进设计. 展开更多
关键词 Hα与白光望远镜 模态分析 模态试验 优化设计
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空间场景模拟器的光源系统设计
15
作者 甘新基 付有余 郭劲 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2010年第4期62-64,共3页
针对空间场景模拟器的需要,本文提出采用子通道滤光技术和DSP控制技术来模拟恒星光谱和亮度,可以精确地模拟恒星的星等亮度和光谱。理论分析表明,光谱滤光子通道越多,模拟的光谱越接近真实的光谱。同时理论上也证明了采用DSP的PID技术... 针对空间场景模拟器的需要,本文提出采用子通道滤光技术和DSP控制技术来模拟恒星光谱和亮度,可以精确地模拟恒星的星等亮度和光谱。理论分析表明,光谱滤光子通道越多,模拟的光谱越接近真实的光谱。同时理论上也证明了采用DSP的PID技术可以更为精确和稳定的控制输出的光强。最后给出了一致性的实验结果。 展开更多
关键词 场景模拟器 光源 滤光
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基于LabVIEW平台的光度测量与校正系统 被引量：9
16
作者 李华 王非 +3 位作者 张哲 雷刚 曲卫东 王英鸿 《计算机测量与控制》 CSCD 2004年第4期316-318,321,共4页
利用MS-2821C面阵CCD图像传感器、NIPCI-1408图像采集卡构建了成像微光度数据采集与处理系统,在LabVIEW+IMAQVision虚拟仪器技术软件开发平台上开发了实用校正与测量软件。实际应用表明,使用基于VI技术的数据采集与处理系统满足了光度... 利用MS-2821C面阵CCD图像传感器、NIPCI-1408图像采集卡构建了成像微光度数据采集与处理系统,在LabVIEW+IMAQVision虚拟仪器技术软件开发平台上开发了实用校正与测量软件。实际应用表明,使用基于VI技术的数据采集与处理系统满足了光度测量对采集校正系统的要求,取得较好效果。最后对应用中进行高精度光度测量的校正方法和实际效果进行了讨论。 展开更多
关键词 虚拟仪器 光度测量 校正系统 LABVIEW平台 图像采集卡 图像传感器 计算机
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一种新型纳米光栅传感器的理论研究 被引量：13
17
作者 马修水 费业泰 +1 位作者 陈晓怀 赵静 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期159-164,共6页
为了开发结构简单,抗干扰能力强的纳米测量精度光栅传感器,对基于二次莫尔条纹信号的纳米测量精度光栅传感器的测量原理进行了理论分析,通过仿真计算,其测量分辨力可达到5.40×10-10m,测量精度可达到纳米级。此外,对指示光栅和标尺... 为了开发结构简单,抗干扰能力强的纳米测量精度光栅传感器,对基于二次莫尔条纹信号的纳米测量精度光栅传感器的测量原理进行了理论分析,通过仿真计算,其测量分辨力可达到5.40×10-10m,测量精度可达到纳米级。此外,对指示光栅和标尺光栅不平行时对二次莫尔条纹信号质量的影响进行了理论分析和仿真计算。 展开更多
关键词 纳米测量 二次莫尔条纹 光栅传感器 仿真
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上海65m射电望远镜非均匀温度场及其效应 被引量：7
18
作者 钱宏亮 柳叶 +1 位作者 范峰 金晓飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期970-978,共9页
在最不利气候条件下(7月15日)研究了上海65m射电望远镜的非均匀温度场及其效应,以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方... 在最不利气候条件下(7月15日)研究了上海65m射电望远镜的非均匀温度场及其效应,以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方法,并建立了温度场分析的有限元模型;对3种典型风速下的非均匀温度场进行分析,并将所得到的非均匀温度场施加到主反射面上,研究了不同风速下反射面精度受非均匀温度场的影响规律,即各节点实际坐标拟合抛物面误差均方根(RMS)随时间的变化规律。结果表明:在年平均风速3.2m/s条件下,射电望远镜结构的RMS最大值为0.44mm。当风速由1.0m/s增大到10.0m/s时,RMS最大值由0.56mm减小到0.35mm,且风速越大非均匀温度场对反射面精度的影响越小。该研究成果可为此类望远镜结构的温度场监测、传感器布设、以及热变形控制措施的选取提供参考信息。 展开更多
关键词 射电望远镜 非均匀温度场 型面精度 时程分析
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可见光粗跟踪成像镜头光机结构设计 被引量：8
19
作者 王槐 代霜 +1 位作者 范磊 赵勇志 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1190-1197,共8页
为某在研地基光学望远镜设备设计了300 mm口径的可见光粗跟踪成像镜头的光机结构。采用弯月形结构优化使主镜重量减少了41.2%。针对传统胶粘接固定结构的不足提出了采用弹性压紧方式的主镜支撑结构,采用Patran有限元仿真软件对不同倾角... 为某在研地基光学望远镜设备设计了300 mm口径的可见光粗跟踪成像镜头的光机结构。采用弯月形结构优化使主镜重量减少了41.2%。针对传统胶粘接固定结构的不足提出了采用弹性压紧方式的主镜支撑结构,采用Patran有限元仿真软件对不同倾角、不同温度状态下,带支撑的主镜面形精度进行了分析;制定了装调方案,室内采用Zygo干涉仪检测带支撑的主镜面形精度检测结果为0.04λ(RMS),可见光波长λ的设计参考值为0.633μm,长焦端和短焦端的系统波像差均为0.132λ(RMS);室内采用平行光管进行星点检验、分辨率检验和外场对北极星成像试验结果显示,系统成像质量满足设备要求;验证了主镜支撑结构和镜头光机结构设计的合理性,为研制同类型镜头的光机结构提供了设计依据和技术途径。 展开更多
关键词 可见光镜头 成像 主镜支撑 光机结构
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索原长求解算法在索驱动并联机构运动学研究中的应用 被引量：7
20
作者 汤奥斐 仇原鹰 +1 位作者 赵泽 宋磊 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期505-509,共5页
介绍了大射电望远镜(LT)索支撑馈源系统附加被动控制索系的设计方案,建立了该构型的运动学正逆解模型。基于Jayaraman等推导的悬链线索元有限元理论,通过迭代法求解出倾斜索索端张力已知情况下的索原长;运用索原长求解技术求取LT舱索系... 介绍了大射电望远镜(LT)索支撑馈源系统附加被动控制索系的设计方案,建立了该构型的运动学正逆解模型。基于Jayaraman等推导的悬链线索元有限元理论,通过迭代法求解出倾斜索索端张力已知情况下的索原长;运用索原长求解技术求取LT舱索系统的运动学正逆解模型;分别运用正逆解模型对LT500m馈源舱的运动进行仿真分析,验证了正逆解算法的快速收敛性和稳定性。研究结果为大跨度柔索并联机器人(WDPR)运动的实时控制奠定了理论基础。 展开更多
关键词 大射电望远镜 柔索并联机器人 运动学 索原长
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