本文關(guān)鍵詞：空間遙感器次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的研究

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【摘要】：空間遙感器從地面發(fā)射到太空的過程中,由于受到發(fā)射沖擊振動、溫度變化、重力釋放和氣壓改變等因素的影響,其光學(xué)組件間的相對位置關(guān)系可能發(fā)生改變。其中,主鏡和次鏡間相對位置的變化對光學(xué)系統(tǒng)的成像性能影響較大,需要設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié),對其進(jìn)行修正。由于主鏡組件的體積和重量通常較大,多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)不對其進(jìn)行調(diào)整,而在次鏡組件上設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié),對系統(tǒng)的光學(xué)失調(diào)進(jìn)行調(diào)整。主、次鏡間相對位置的變化情況較為復(fù)雜,因此要求次鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)應(yīng)有多維調(diào)節(jié)功能。通過分析國外空間遙感器次鏡的調(diào)節(jié)方案,綜合考慮本課題中空間遙感器次鏡的調(diào)節(jié)需求,本文確定采用6-UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為次鏡的多維調(diào)節(jié)裝置。根據(jù)次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),構(gòu)建了以次鏡中心為調(diào)節(jié)中心的次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的逆運(yùn)動學(xué)模型,速度和加速度求解模型�；谀孢\(yùn)動學(xué)模型,利用Newton法迭代求解次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的正運(yùn)動學(xué),通過正運(yùn)動學(xué)模型和逆運(yùn)動學(xué)模型的相互驗(yàn)證,證明正運(yùn)動學(xué)求解方法有效。通過對次鏡多維調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行受力分析,利用Newton-Euler法構(gòu)建了機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方程。根據(jù)機(jī)構(gòu)動力學(xué)方程,基于MATLAB/Simulink仿真環(huán)境構(gòu)建次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的動力學(xué)仿真模型,通過PD反饋控制實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的正逆動力學(xué)的求解。在次鏡多維調(diào)節(jié)裝置逆運(yùn)動學(xué)的基礎(chǔ)上,通過全微分法構(gòu)建了機(jī)構(gòu)的誤差模型,由誤差模型可知:機(jī)構(gòu)位姿誤差來源于6個支桿長度誤差和12個鉸鏈中心的位置誤差,共42個誤差項(xiàng)。對誤差模型進(jìn)行蒙特卡洛模擬,分析次鏡多維調(diào)節(jié)裝置動平臺位姿誤差的分布情況。本文通過對次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識的研究,提出了一種快速有效的參數(shù)辨識方法,并且給出了參數(shù)辨識精度與機(jī)構(gòu)外部測量設(shè)備的精度之間一一對應(yīng)的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：6-UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu) 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置 運(yùn)動學(xué)模型 動力學(xué)模型 誤差 運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V443.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 空間遙感器次鏡調(diào)節(jié)指標(biāo)13-14
• 1.3 國內(nèi)外次鏡調(diào)節(jié)裝置的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 VLT巡天望遠(yuǎn)鏡14-15
• 1.3.2 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡15
• 1.3.3 維斯塔天文望遠(yuǎn)鏡15-17
• 1.3.4 大雙筒望遠(yuǎn)鏡17-18
• 1.3.5 TNG望遠(yuǎn)鏡18
• 1.4 次鏡調(diào)節(jié)裝置方案選擇18-20
• 1.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論發(fā)展現(xiàn)狀20-23
• 1.5.1 運(yùn)動學(xué)理論20-21
• 1.5.2 動力學(xué)理論21-22
• 1.5.3 位姿誤差分析理論22
• 1.5.4 運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識理論22-23
• 1.6 論文主要研究內(nèi)容23-26
• 第2章 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動學(xué)分析26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的自由度26-27
• 2.3 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的位姿描述27-29
• 2.3.1 位置描述28
• 2.3.2 姿態(tài)描述28-29
• 2.4 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的逆運(yùn)動學(xué)分析29-39
• 2.4.1 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的逆運(yùn)動學(xué)模型29-30
• 2.4.2 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置速度和加速度分析30-33
• 2.4.3 ADAMS仿真驗(yàn)證33-39
• 2.5 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置正運(yùn)動學(xué)分析39-41
• 2.5.1 Newton法求解正運(yùn)動學(xué)39-41
• 2.5.2 正解算法的準(zhǔn)確性驗(yàn)證41
• 2.6 本章小結(jié)41-44
• 第3章 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的動力學(xué)分析44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 NEWTON-EULER動力學(xué)方程44-45
• 3.3 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置NEWTON-EULER動力學(xué)方程45-52
• 3.3.1 單桿的動力學(xué)分析45-49
• 3.3.2 動平臺的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析49-51
• 3.3.3 驅(qū)動鉸鏈的動力學(xué)分析51-52
• 3.4 反饋控制算法52-53
• 3.5 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置動力學(xué)的仿真分析53-57
• 3.5.1 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置動力學(xué)Simulink仿真模型53-55
• 3.5.2 Simulink模型仿真結(jié)果55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第4章 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的誤差分析58-68
• 4.1 引言58
• 4.2 基坐標(biāo)系下姿態(tài)的微分變換58-60
• 4.3 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的位姿誤差模型的構(gòu)建60-62
• 4.4 基于蒙特卡洛模擬的誤差分析62-67
• 4.4.1 各誤差項(xiàng)隨機(jī)模型構(gòu)建62-64
• 4.4.2 仿真實(shí)驗(yàn)64-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第5章 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識68-81
• 5.1 引言68
• 5.2 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識模型68-72
• 5.2.1 基于正運(yùn)動學(xué)構(gòu)建辨識模型69-70
• 5.2.2 基于逆運(yùn)動學(xué)構(gòu)建辨識模型70-72
• 5.3 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識模型求解算法72-76
• 5.3.1 最小二乘問題72-73
• 5.3.2 非線性最小二乘法73-75
• 5.3.3 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識模型求解算法75-76
• 5.4 次鏡多維調(diào)節(jié)裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識實(shí)驗(yàn)76-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-84
• 6.1 總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況90-91
• 指導(dǎo)教師及作者簡介91-92
• 致謝92

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本文編號：1106175