發(fā)布時間：2017-09-01 17:10

  本文關鍵詞：大型空間望遠鏡次鏡精密調整機構研究

  更多相關文章： 空間望遠鏡 并聯(lián)機構 優(yōu)化設計 工作空間 重復定位精度

【摘要】：隨著空間技術的發(fā)展,具有大口徑、高分辨率的空間望遠鏡在民用、商用、軍工、天文學等領域的作用越來越大。大口徑望遠鏡系統(tǒng)中主鏡與次鏡之間的相對位置和姿態(tài)有嚴格的要求,由于制造、安裝、重力、傳熱和材料性質變化等原因,主、次鏡之間的相對位姿會發(fā)生改變,導致成像質量下降以及像位置的漂移。因此,需要主動地校正主、次鏡之間的相對位姿,將位姿誤差限定在允許的精度范圍內。對于空間大口徑望遠鏡,考慮功耗、質量以及空間環(huán)境等因素,主、次鏡之間的位姿調整主要采用對次鏡進行調整的方式。次鏡的調整精度決定了整個望遠鏡系統(tǒng)的精度。因此,研究次鏡調整機構的相關技術,對于大口徑望遠鏡的研制具有重要的意義,本文以此展開研究工作本文首先提出了一種基于Gough-Stewart平臺的偏置鉸鏈、滾珠絲杠傳動的六自由度次鏡調整并聯(lián)機構,稱為6-RRRPRR構型。結合Newton-Raphson數值算法和矢量分析法對該并聯(lián)機構的完整逆運動學進行分析,同時針對滾珠絲杠副移動與轉動的耦合引入的衍生運動進行了量化分析及補償研究,并通過ADAMS軟件對該機構的運動學進行驗證。最后,在逆運動學分析的基礎上,對該機構的正運動學進行分析和驗證。針對望遠鏡主、次鏡相對位姿的要求,需要次鏡調整精度達到微米級。為了得到性能優(yōu)良的調整機構,對其結構參數進行優(yōu)化設計。建立了以運動精度和抗變形能力為目標函數的優(yōu)化模型,采用遺傳算法進行優(yōu)化求解,得到了在限制條件下目標函數達到最佳的設計參數。工作空間是次鏡調整機構的一項重要指標,而作為調整機構的重要部件—萬向鉸鏈工作空間影響著調整機構的工作空間。因此,對十字萬向鉸鏈和偏置鉸鏈的工作空間進行分析和比較。在考慮支鏈行程、支鏈干涉和萬向鉸鏈轉動角度限制三個因素的基礎上,對優(yōu)化后的并聯(lián)機構的工作空間進行研究,并分析了限制因素對工作空間的影響。為驗證理論設計的合理性,設計了兩代調整機構的促動器并對其技術指標進行分析與測試。在此基礎上對調整機構的性能指標進行測試,并分析了耦合重復定位精度對平臺精度的影響。最后,模擬次鏡調整機構加載后的工作狀態(tài),并對調整精度進行測試。測試結果表明,所設計的調整機構能夠滿足微米級定位的要求。
【關鍵詞】：空間望遠鏡 并聯(lián)機構 優(yōu)化設計 工作空間 重復定位精度
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH751
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-31
• 1.1 課題來源與研究的意義11-12
• 1.2 次鏡調整機構的研究現(xiàn)狀12-21
• 1.3 并聯(lián)機構相關技術研究21-28
• 1.4 本文的研究目標及內容28-31
• 第2章 次鏡調整機構運動學31-53
• 2.1 引言31-32
• 2.2 系統(tǒng)描述32-36
• 2.3 調整機構逆運動學分析36-41
• 2.4 次鏡調整平臺衍生運動及其補償41-48
• 2.5 并聯(lián)平臺正運動學48-52
• 2.6 本章小結52-53
• 第3章 次鏡調整機構多目標優(yōu)化設計53-75
• 3.1 引言53-54
• 3.2 雅克比矩陣54-56
• 3.3 調整機構的優(yōu)化模型56-62
• 3.4 利用遺傳算法優(yōu)化結構62-72
• 3.5 本章小結72-75
• 第4章 工作空間分析75-99
• 4.1 引言75
• 4.2 萬向鉸鏈工作空間75-88
• 4.3 次鏡調整機構工作空間88-97
• 4.4 本章小結97-99
• 第5章 次鏡調整機構設計及測試99-117
• 5.1 引言99
• 5.2 支腿促動器性能研究99-110
• 5.3 并聯(lián)平臺的性能研究110-116
• 5.4 本章小結116-117
• 第6章 研究結論與展望117-119
• 6.1 工作結論及創(chuàng)新點117-118
• 6.2 展望118-119
• 參考文獻119-131
• 附錄131-135
• 在學期間學術成果情況135-136
• 指導教師及作者簡介136-137
• 致謝137

【參考文獻】

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本文編號：773340