大射电望远镜馈源舱系统Stewart平台的技术研究

FAST大射电望远镜以中科院国家天文台为研制总体,其Stewart平台作为馈源舱内部接收机平台的精调机构,用于减少和抑制整个馈源舱的风激扰动影响,并对馈源运动轨迹进行精调定位。基于目前馈源舱系统的设计输入,完成了Stewart平台的构型选择和参数确定,进而分别从下平台、上平台和伸缩支杆三方面进行Stewart平台的详细结构设计。在结构设计的基础上,利用有限元分析软件ANSYS分别对下平台、上平台和伸缩支杆进行了力学分析。结果表明,该Stewart平台满足设计需求。     

FAST望远镜馈源舱精度分析研究

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)馈源舱主要用于实现馈源的精调定位,馈源舱的精度控制机构即其内部的Stewart平台,根据控制方案可将馈源舱的精度分析研究简化为该Stewart平台的精度分析研究。根据馈源舱实际工况及控制方案,提出三类馈源舱定位精度主要影响因素,基于索驱动控制误差分析及舱索耦合情况,分析得到为避免舱索耦合而形成的馈源舱控制残差;考虑馈源舱的低刚度性,基于Stewart平台控制方案及结构变形分析参数,采用蒙特卡洛与区间分析方法得到结构变形造成的馈源舱定位误差;分析馈源舱实际测量手段得到测量误差,最终得到三类影响因素下馈源舱定位精度综合评估值。通过建立半物理仿真模型,使用仿真软件模拟实际工况及舱索耦合特性,以实际的馈源舱内机构为试验对象,试验验证了馈源舱精度分析的准确性,并为馈源舱后续调试及应用提供了必要的控制参数和参考。     

大射电望远镜精调平台运动精度分析

针对新一代大射电望远镜机电光一体化设计馈源高精度轨迹跟踪要求,提出采用Stewart平台作为馈源运动轨迹跟踪二级精调平台。对Stewart精调平台进行了逆动力学分析;利用上下平台之间的位置向量关系,给邮了Stewart精调平台运动精度分析模型及其轨迹跟踪精调结果。证明了Stewart精调平台用于新一代大射望远镜工程的可行性。     

Stewart平台对大型射电望远镜反作用力的研究

Stewart平台作为馈源位置和姿态精调系统被安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中。本文推导了计算馈源舱中的 Stewart平台对舱体反作用力的公式 ,分析了馈源舱体姿态 ,Stewart平台的质量、调整速度与反作用力间的关系。研究结果为设计馈源舱与 Stewart平台的质量比 ,消除平台对舱体的动力影响打下了基础     

大型射电望远镜馈源舱对Stewart平台扰动的响应

Stewart平台作为馈源位姿精调机构安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中 ,与悬索对馈源舱位姿的粗调机构一起 ,构成馈源位姿的两级调整系统。模拟了当Stewart平台对馈源位姿进行精调时 ,馈源舱由于Stewart平台反作用力的扰动而产生的位移响应。根据模拟分析结果和观测精度要求 ,提出了保证馈源位姿两级调整方案成功实施的改进设计     

基于线驱动并联机构的FAST馈源平台位姿测量方法

"中国天眼"——500 m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)日前已投入使用,其独创的光机电一体化馈源支撑方案使得结构重量降低2个数量级。在6根柔索对馈源舱进行初步定位的基础上,舱内的AB轴机构和精调Stewart平台支撑起馈源平台,并进行实时位姿补偿以实现馈源对天文目标的高精度跟踪。为避免通过各级驱动关节反馈值计算馈源平台位姿时,不能反映杆件弹性变形、铰链间隙引入的馈源平台误差,提出一种基于线驱动并联机构的馈源平台6自由度位姿直接测量方法,研究了测量系统的数学模型,利用机构构型的特点简化了线驱动并联机构的位姿正解算法。通过将简化后的位姿正解算法与传统6自由度机构位姿正解算法进行对比,验证了该方法的有效性和实时性;进一步分析了基于该方法的测量系统误差来源,得出了机构参数的误差映射关系。数值仿真结果表明:基于线驱动并联机构6自由度位姿测量系统具有误差平均效应,通过拉线连接点优化布局能够达到0.5 mm和0.025°的测量精度。     

大射电望远镜精调Stewart平台工作空间研究

以大射电望远镜精调Stewart平台为研究对象,分析了Stewart平台工作空间的影响因素,根据给定的馈源可达空间求得了Stewart平台支腿长度和运动副转角的极限值,并采用快速极坐标搜索法确定了所得Stewart平台的工作空间。     

FAST馈源精调试验平台运动精度分析

设计了一种基于Stewart平台构型的大射电望远镜馈源精调试验平台,从关节位置误差和驱动杆长度误差两个方面讨论了这个试验平台的运动精度问题,得到了平台末端的位姿误差数学模型,仿真结果证明这种构型可以满足馈源精调试验平台的运动精度要求.     

大射电望远镜馈源精调试验平台的运动学研究

设计了一种包含两级 Stewart平台构型的大型球面射电望远镜馈源精调试验平台 ,该平台具有位姿实时测量和跟踪定位功能。文中详细讨论了试验平台运动学正逆解的求解方法 ,并按照几何约束条件验证了它的工作空间 ,这些工作可为大射电望远镜馈源支撑系统的结构优化设计提供有益的依据。     

500m口径球面射电望远镜馈源二次精调平台

采用6-TPS Stewart平台作为500m口径球面射电望远镜馈源的二次精调平台,针对500m口径球面射电望远镜观测时对精调平台设计的特殊要求,基于极限姿态和次最优局部灵巧度,研究了兼顾工作空间、灵巧度以及避免构件间干涉三方面因素的构型参数综合设计方法,给出了一组满足项目要求的构型参数。     

3-UPS/S并联转台的远程控制

结合北京航空航天大学研制的3-UPS/S并联转台,设计了以"IPC+PMAC"为硬件平台的控制系统,根据并联转台粗、精插补的控制策略,设计了以CAN总线实现远程数据传输和以PMAC实现轨迹控制的远程控制方案,最后,设计了转台运动轨迹,并验证了远程控制方案的可行性与正确性。     

弧形轨道目标模拟器运动控制系统设计研究

针对目标模拟器运动速度快、精度要求高的特点,提出了一种基于PMAC的弧形轨道目标模拟器运动控制方法。以“PC+PMAC运动控制器”作为控制系统结构,阐述了运动控制系统的组成和工作原理,分析了运动控制卡的控制算法和参数整定方法,并讨论了用PMAC控制卡实现正弦运动的方法。     

高速柔性平面3-RRR并联机器人实验系统开发

以"IPC PMAC"为控制核心、"RTLinux"为开发平台建立了高速柔性平面3-RRR并联机器人的实验系统,实现了包括机器人回零限位、轨迹规划与控制、系统状态监测等主要功能.通过实验与仿真结果对比验证,该系统具有稳定性高、开放性好、实时性强等特点,可满足高速、高加速、大柔性平面3-RRR并联机器人的实验要求.     

基于PMAC运动控制卡的风洞风速控制系统

介绍了一种基于PMAC多轴运动控制卡的风洞风速控制系统。采用Pc作为上位机,PMAC运动控制卡为控制核心,风速传感器为反馈,控制两套交流旋转伺服系统驱动风扇运转。建立了伺服系统的控制模型并在Simulink仿真环境下进行了仿真;利用Visualc#语言开发设计了风洞风速控制软件。在所搭建风速控制平台上进行风速控制实验,结果表明该风洞控制系统能够快速、准确实现风速的调控。     

基于 Windows平台的开放式并联机床数控系统

以5坐标并联机床为依托，面向不同构型并联机床，采用“PMAC＋IPC”双CPU为硬件平台，VisualC 6.0O为软件平台，开发了基于Windows操作平台的开放式并联机床数控系统，本文介绍了本数控系统的硬件结构，软件构件，并对数控软件开发的关键技术进行了阐述。     

基于PMAC的典型同步带传动系统的PID控制分析

对典型同步带传动系统建立PID控制模型,分析PMAC控制算法流程,最后对传动控制系统进行整定分析。整定曲线表明,PMAC PID控制典型同步带传动系统具有很好的稳定性和相应性,能够满足高速度、高精度的工况要求。     

基于Linux的微细电火花加工数控系统的研究

为了满足微细电火花加工高精度、高灵敏度和强实时性的运动控制要求,提出了以可编程多轴控制器为下位机、PC和Linux为上位机的体系结构,进行了六轴联动微细电火花加工数控系统的软硬件设计.为了解决微细电极在线制造和补偿等技术难题,该数控系统集成了机器视觉功能,基于V4L2应用程序接口开发了图像采集程序,基于OpenCV开发了图像处理程序,通过Canny边缘检测算法,提取了微细电极的边缘轮廓,可以在线观察和测量微细电极.此外,基于Lex和YACC设计并实现了数控代码解释器.     

PRS-XY混联机床数控系统软件设计方法

面向以“PC＋Turbo PMAC”开放模式构建的PRS-XY混联机床数控系统,提出了以下位机软件为核心的设计思想,利用下位机软件实现并联机床的运动控制,上位机软件只负责人机界面功能和系统管理功能。这种设计方法使并联机床的控制过程不再依赖于上位机,并可以充分地利用Turbo PMAC提供的资源,降低了数控系统的开发难度,提高了控制系统的实时性和可靠性。以PRS-XY混联机床为例,说明了数控系统软件的设计方法。     

基于PMAC面向染液自动配液系统定位平台的设计

以机电一体化的设计思路设计了一台能够处理36种母液的自动配液机。该设备机械主体部分为龙门式三维机器人结构和机械夹持器,其传动装置采用是同步带传动和滚珠丝杠,导向装置为滚动直线导轨。设计以PMAC（Programmable Multi-Axis Controller）可编程多轴控制器（PMAC内置PLC功能）作为CNC模块,工控为系统支撑单元的开放式数控系统,能够实现自动配液机精密运动。