射电望远镜副反射面六自由度并联机构分析与设计
文献类型：学位论文
| 作者 | 古丽加依娜·哈再孜汗
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| 答辩日期 | 2021-06-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 王娜 |
| 关键词 | 并联机构 射电望远镜 副反射面 动力学 运动学 |
| 学位名称 | 理学博学 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Analysis and design of a 6-DOF Parallel Mechanism on the Secondary Reflector of Radio Telescope |
| 英文摘要 | 大型射电望远镜工作过程中，主反射面、背架和副反射面支撑架等随着射电望远镜的俯仰角度的改变，存在不同程度的形变，引起主副反射面焦点偏离，造成天线效率的下降。使用调整机构对副反射面位姿进行调整，对主、副反射面焦点及馈源相心之间的误差进行实时补偿，是提高射电望远镜天线效率的有利手段，对于提高射电望远镜天线电性能具有重要的意义。使用六自由度（6-DOF）并联机构对天线副反射面位姿进行调整，充分发挥了并联机构的负载能力强、精度高、结构紧凑等优点。但以往针对并联机构所做的研究很少针对定平台姿态大范围变化的并联机构，而本文研究的6-DOF并联机构安置于射电望远镜副反射面，在对副反射面进行六自由度位姿调整的同时随射电望远镜主反射面在 0°到90°之间做俯仰运动，且负载重、精度要求高、工作条件复杂，因此为实现射电望远镜高精度定位和指向目标，本文考虑并联机构应用于射电望远镜的实际情况主要进行了如下三项研究工作： 1. 考虑电动缸丝杠装置的被动旋转及射电望远镜的俯仰运动对6-DOF并联机构建立了动力学模型。本文针对传统动力学建模方法未考虑双端虎克铰型六自由度并联机构丝杠的被动旋转，导致动力学模型得到的驱动力与实际并联机构的驱动力之间存在误差的问题，在传统方法的基础上将丝杠被动旋转作为附加运动参数进行考虑，并采用虚功原理进行综合动力学建模；进一步考虑射电望远镜俯仰运动引起的并联机构载荷变化，建立了全俯仰角下的动力学模型。最后通过数值仿真实验，分析了电动缸丝杠装置的被动旋转及射电望远镜的俯仰运动对并联机构动力学输出结果的影响。2. 建立了综合回零误差的并联机构误差模型。本文针对NSRT(Nan Shan Radio Telescope)副反射面并联机构运行一段时间后出现的指向偏差过大的情况，根据NSRT副面并联机构的结构特性及回零原理，采用矩阵微分法建立了综合回零误差的并联机构误差模型。根据建立的误差模型进行了误差仿真实验，并与实际测量得到的数据进行对比，验证了误差模型的正确性，并确定了主要误差源为回零误差。最后得出对射电望远镜这种高精度设备，以增量式编码器与限位开关相结合作为回零检测装置和反馈模块，长期工作后易造成并联机构运动精度下降。文中分析结果对NSRT的实际工程有一定的指导作用，对QTT（Qi Tai Radio Telescope）副反射面并联机构的设计分析也有一定的参考价值。3. 采用新构型的6-DOF并联机构进行了优化设计与性能分析。本文根据射电望远镜副反射面并联调整机构负载重、精度要求高、工作状态复杂且并联机构整体需要随射电望远镜主面在 0°-90° 之间俯仰运动的特点，选取了两种新构型的并联机构。为了降低射电望远镜副面6-DOF并联机构全俯仰角下的驱动力及提高负载能力，以并联机构在给定工作状态下各支腿受力峰值最小为优化目标进行了参数优化设计。对优化得到的新构型的并联机构与NSRT副反射面并联机构进行了性能对比实验，实验结果表明新构型的并联机构综合动力学及工作空间性能优于NSRT采用的传统并联机构。本文工作对QTT副反射面并联机构的方案设计提供了建议和思考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 86 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/4737]  |
| 专题 | 研究生 新疆天文台_射电天文研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 古丽加依娜·哈再孜汗. 射电望远镜副反射面六自由度并联机构分析与设计[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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