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空间机械臂在轨刚度计算与验证 被引量：1
1
作者 毛嘉炜 贺帅 +4 位作者 刘昌儒 吴清文 徐振邦 谢宗武 母德强 《机床与液压》 北大核心 2022年第9期1-6,共6页
空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法... 空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法;通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型,验证柔度矩阵理论;对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明:柔度矩阵计算偏差为3.4%,理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%,验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性;理论分析基频与实验基频偏差为7.2%,偏差主要来源于有限元仿真,满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合,能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法,该方法得到较大简化,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 机械臂 在轨刚度 构型 柔度矩阵 基频 有限元仿真
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低温红外离轴三反准直系统设计 被引量：6
2
作者 李文雄 申军立 +4 位作者 张星祥 陆振玉 李志胜 韩哈斯敖其尔 吴清文 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1285-1294,共10页
为实现真空100 K低温环境中的红外设备测试,设计了一种离轴三反式的准直系统。该系统采用无热化设计,整机结构选用SiC材料,在镜体与支撑结构连接处采用C形开口胀销作为柔性结构,补偿连接结构的低温变形。系统整体除反射镜外,其余部分全... 为实现真空100 K低温环境中的红外设备测试,设计了一种离轴三反式的准直系统。该系统采用无热化设计,整机结构选用SiC材料,在镜体与支撑结构连接处采用C形开口胀销作为柔性结构,补偿连接结构的低温变形。系统整体除反射镜外,其余部分全部包裹在低温辐射冷板内。低热导绝热支撑结构在热传导链中起热屏蔽作用,实现系统的绝热支撑和快速制冷。在100 K低温环境下对单镜进行仿真分析,主、次、三镜的面形误差均小于λ/50;整机分析得到主、次、三镜的面形误差均不大于λ/30。常温下系统各个视场波前差在λ/14~λ/8内,低温下系统视场波前差在λ/8~λ/7内,根据瑞利判据可认为波面无缺陷。当λ=632.8 nm时,常温下系统在50 lp/mm频率的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)大于0.7;低温下的MTF大于0.6,满足系统在50 lp/mm MTF大于0.6的使用要求。仿真结果表明,准直系统可以在100 K真空环境中稳定输出平行光,满足低温红外设备的测试需求。在快速辐射制冷材料级实验中,历经18 h,温度稳定在130 K;历经30 h,SiC镜坯温度稳定在110 K。该实验验证了SiC反射镜快速辐射制冷的可行性。 展开更多
关键词 光学系统设计 准直系统 离轴三反系统 红外 光机热分析 低温
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各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的本构模型 被引量：3
3
作者 汪伯潮 李颜 +2 位作者 逄浩明 徐振邦 龚兴龙 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期57-68,56,I0002,共14页
各向同性磁流变弹性体是一种将磁性颗粒随机掺入到聚合物基体中制备而成的智能材料。在磁场作用下,其模量发生快速、可逆、连续变化,在振动控制领域显示出良好的应用前景。实验结果表明,各向同性磁流变弹性体的动态力学行为具有很强的... 各向同性磁流变弹性体是一种将磁性颗粒随机掺入到聚合物基体中制备而成的智能材料。在磁场作用下,其模量发生快速、可逆、连续变化,在振动控制领域显示出良好的应用前景。实验结果表明,各向同性磁流变弹性体的动态力学行为具有很强的频率、应变幅值和磁场相关性。尽管上述行为对于其潜在应用具有重要的影响,但目前关于各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的理论研究则关注不够。为准确评价各向同性磁流变弹性体的动态力磁耦合行为,并指导其相关产品的设计,本文建立了一个基于连续介质力学理论,反映各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的本构模型。随后,开发了和本构模型对应的数值实现算法,并对模型的预测能力进行了验证。该模型有助于深入理解各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的潜在力学机制。此外,该模型有助于指导基于各向同性磁流变弹性体产品的设计和应用。 展开更多
关键词 各向同性磁流变弹性体 频率相关 应变幅值相关 磁相关 非线性粘弹 本构模型
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天问一号高分相机星载接口分析与设计 被引量：4
4
作者 李晓波 李威 +3 位作者 孙天宇 李杨 孟庆宇 王严 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期227-236,共10页
为了提高天问一号高分相机的星载接口力热性能,以相机基频和星载温度差为输入开展结构设计。首先,介绍了常见的光学遥感器星载接口的支撑方式,分析了火星探测高分相机对星载接口支撑方式的需求。其次,建立遥感器光学性能与星载支撑接口... 为了提高天问一号高分相机的星载接口力热性能,以相机基频和星载温度差为输入开展结构设计。首先,介绍了常见的光学遥感器星载接口的支撑方式,分析了火星探测高分相机对星载接口支撑方式的需求。其次,建立遥感器光学性能与星载支撑接口的对应关系,通过蒙特卡洛分析方法确定接口空间位置相对变化对反射镜的影响,识别出影响整机刚度和热稳定性的接口设计参数。然后建立不同接口方案的分析模型,确定了接口设计的最优方案。最后,通过试验测试获得了该星载接口方案下的整机基频和热稳定性。试验结果表明:采用运动学接口方案,整机一阶基频达到58 Hz,远大于卫星的基频,振动试验前后的传递函数分别为0.196和0.187;同时,在星载接口存在20℃温度差时,相机调焦前后的传递函数分别达到0.173和0.223。基于统计分析的星载接口分析与设计方法能够有效确定接口设计输入,运动学支撑解决了天问一号相机接口的设计难题,设计思路和试验结果对相同类型的载荷接口设计有较强的指导意义。 展开更多
关键词 星载接口 统计分析 蒙特卡洛 反射镜
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基于多传感器融合技术的室内移动机器人定位研究 被引量：33
5
作者 张书亮 谭向全 吴清文 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第8期53-56,共4页
为解决室内环境中移动机器人使用单一传感器定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种融合了轮式里程计、惯性测量单元(IMU)、超宽带(UWB)和激光雷达定位数据的多传感器融合定位方法。基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和自适应蒙特—卡罗定位(... 为解决室内环境中移动机器人使用单一传感器定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种融合了轮式里程计、惯性测量单元(IMU)、超宽带(UWB)和激光雷达定位数据的多传感器融合定位方法。基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和自适应蒙特—卡罗定位(AMCL)算法,依次对不同传感器定位数据进行融合。实验结果表明:多传感器融合有助于室内移动机器人获得更精确的定位和较好的定位稳定性。 展开更多
关键词 多传感器融合定位 移动机器人 扩展卡尔曼滤波 自适应蒙特—卡罗定位
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离轴三反望远镜轴向与横向失调量像差耦合特性 被引量：4
6
作者 白晓泉 郭良 +3 位作者 马宏财 许博谦 鞠国浩 徐抒岩 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期747-760,共14页
为了保证离轴三反空间望远镜地面装调阶段及在轨调整阶段的成像质量,本文基于矢量像差理论从内在机理层面揭示了轴向失调与横向失调对像差影响的耦合特性,重点分析了两类失调耦合特性产生的补偿关系:(1)针对轴向失调补偿横向失调,揭示... 为了保证离轴三反空间望远镜地面装调阶段及在轨调整阶段的成像质量,本文基于矢量像差理论从内在机理层面揭示了轴向失调与横向失调对像差影响的耦合特性,重点分析了两类失调耦合特性产生的补偿关系:(1)针对轴向失调补偿横向失调,揭示了装调过程中系统像质可能处于局部极值的一类工况;(2)针对横向失调补偿轴向失调,提出利用在轨横向失调引入的像散、彗差补偿轴向失调引入的像散、彗差的补偿策略(离焦不能补偿)。本文以实验室现有的一套离轴三反系统为例,充分验证了解析关系的准确性。仿真和实验证明:当系统同时存在轴向失调和横向失调时,系统成像质量也可能达到衍射极限(1/14λ),但系统像质处于局部极小值;望远镜在轨处于失调状态且离焦较小时,可以优先通过校正横向失调以完成系统像质校正,RMS波前误差改变量小于0.02λ。 展开更多
关键词 矢量像差 离轴三反望远镜 横向失调 轴向失调 像差耦合特性
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光电跟踪转台反步滑模控制策略研究 被引量：3
7
作者 韩思凡 秦超 +1 位作者 徐安鹏 徐振邦 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第7期95-99,共5页
针对光电跟踪转台的高精度跟踪问题,设计了一种反步滑模控制系统和算法,该算法在反步控制的基础上引入滑模控制,提高了控制器的鲁棒性。通过仿真分析可知,该算法相较于反步控制算法和PID控制算法性能得到了提升,其中,阶跃跟踪响应速度提... 针对光电跟踪转台的高精度跟踪问题,设计了一种反步滑模控制系统和算法,该算法在反步控制的基础上引入滑模控制,提高了控制器的鲁棒性。通过仿真分析可知,该算法相较于反步控制算法和PID控制算法性能得到了提升,其中,阶跃跟踪响应速度提高21%以上,正弦跟踪稳态精度和随机干扰下的稳态精度均提高两个数量级,脉冲干扰稳定时间减少0.7 s以上,很好地保证了光电跟踪转台的跟踪精度。 展开更多
关键词 光电跟踪转台 反步滑模控制 跟踪精度
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基于组合优化算法的拼接子镜组件一体设计
8
作者 杜一民 高雁 +2 位作者 许博谦 张春悦 匡也 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期285-294,共10页
为降低子镜促动器负载,保证拼接式主镜的面形精度和稳定性,针对子镜组件进行了一体优化设计。根据子镜组件设计要求初步确定了子镜的结构形式,基于反射镜背部三点支撑方案提出了一种开槽横梁多轴柔性支撑结构。为解决组件一体优化设计... 为降低子镜促动器负载,保证拼接式主镜的面形精度和稳定性,针对子镜组件进行了一体优化设计。根据子镜组件设计要求初步确定了子镜的结构形式,基于反射镜背部三点支撑方案提出了一种开槽横梁多轴柔性支撑结构。为解决组件一体优化设计中引入变量过多,不易收敛的问题,设计了一种基于多岛遗传与梯度优化的组合优化算法。建立了以结构重量、面形精度为目标的优化模型,对子镜组件进行了一体设计、工程分析及试验验证。工程分析结果表明:子镜组件结构重量为1.74 kg,X、Y、Z三个方向上的基频均在400 Hz以上,面形精度均控制在5 nm以内。最后对子镜面形进行了检测,结果显示:子镜面形精度的RMS值为0.019λ(λ=632.8 nm),满足优于λ/50的设计要求,验证了设计和分析的准确性,表明针对子镜组件的一体优化设计方法是合理的,为空间相机反射镜支撑结构组件级一体化设计提供了新思路。 展开更多
关键词 拼接式主镜 面形精度 子镜组件 组合优化算法 一体设计 工程分析 面形检测
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