大型射电望远镜悬索馈电支撑系统的运动规划、动态检测与控制

大型射电望远镜悬索馈电支撑系统的运动规划、动态检测与控制

一、大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制(论文文献综述)

范银[1](2020)在《用于天线面形测量的索并联机构的研究与控制》文中研究说明大型天线的观测效率受到其表面面形精度的直接影响,因此天线面形的准确测量与补偿显得尤为重要,而现有的面形测量方法难以满足全姿态、全天候的测量要求。本文从“相对运动、被动测量”的角度出发,提出采用可自主控制的索并联机构携带近场探头在天线上方运动实现面形精度测量的实施方案,并进行了相关的理论实验研究。首先,为能够有效地进行前期的理论研究与方案探索验证,本文基于相似原理分析1.1m模型与110m原型间的相似关系,建立了对应的相似模型与畸变模型,获得了物理量之间的映射关系,并通过仿真验证推理的正确性。然后,本文通过分析索并联机构的运动学、动力学过程,建立了其理论模型,并进行了工作空间分析。为避免机构因过约束而出现索虚牵的情况,采用最小方差、最小二范数模型进行索力分配优化;为得到最优工作平面,提出覆盖率与平均索力相结合的高度平面评价指标,得到1.1m模型的最优工作平面为810mm,扫描覆盖率50.08%;为应对天线多仰角姿态下的面形测量问题,通过机构主动补偿角度的方式,保证机构竖直,其最大测量仰角范围为59.103°~120.897°。接着,在控制层面上提出误差补偿预松弛控制策略进行索末端的运动控制。基于对末端位姿误差理论模型的分析,及其非线性特点,采用神经网络进行误差的预测与补偿;为避免索长误差带来的冲击、运动不连续等问题,提出预松弛控制策略进行运动的平滑,该策略可通过牺牲部分运动位置精度,换取运动的连续性。最后,基于双目视觉位姿解算反馈,建立误差补偿预松弛控制系统,在1.1m试验机构上进行运动实验验证。实验结果表明,该控制策略能够减少80%的位置误差,且能很好的保证运动的连续性;空间轨迹运动实验中,其最大位置误差2.9730mm,平均位置误差1.0158mm,相似推理得到110m原型平均位置误差10.158cm,达到要求精度。

肖童星[2](2017)在《大型重载吊装并联柔索机器人构型优化设计研究》文中研究表明本文的目的是研究应用于重载自动化装配场合下的并联柔索机器人的构型设计问题。并联柔索机器人由于有着低惯量、高承载能力、.大工作空间等特点正在被应用于越来越多的场合。构型设计是机器人设计最开始也是最重要的环节,构型设计的好坏直接影响机器人的使用性能。应用于重载自动化作业场合下的并联柔索机器人对其构型设计提出了更高的要求。重载自动化作业影响其构型设计的因素主要有机器人的工作空间和末端构件的定位精度等。本文首先尝试得到构型参数与机构工作空间和定位精度之间的函数关系,然后利用智能多目标优化算法编程计算得到比较好的构型参数,最后根据所得到的构型参数进行重载吊装并联柔索机器人的初步设计。本文所做的工作主要有以下几个方面。(1)通过对并联柔索机器人进行适当简化,忽略一些次要因素,抓住主要矛盾,建立并联柔索机器人的机构模型,并提出了描述并联柔索机构构型的若干参量;(2)推导了柔索与滑轮相切点的坐标与下平台位姿之间的关系,这是为了建立柔索长度与下平台位姿之间更加精确的数学模型;(3)通过对机构进行静力学分析、工作空间分析、运动学分析及应用MATLAB软件编程计算,分别得到若干组构型参数与工作空间和定位精度的数据,通过对所得结果进行数据拟合定量地确定机构构型参数与机构工作空间、操作精度之间的函数关系;(4)利用所得到的以构型参数为变量的方程组,通过改进型的非劣排序遗传算法(NSGA2)确定比较好的构型参数;(5)根据所得到的构型参数初步设计了并联柔索机器人。

何文凯[3](2018)在《绳索牵引式并联3D打印机器人的研究》文中进行了进一步梳理作为智能制造时代的一种新兴快速成型技术,3D打印技术得到越来越广泛的应用。目前3D打印机普遍采用串联式和并联式机构作为执行机构,比较适合于小尺寸、高精度模型的打印,但并不适合打印体积较大,但精度要求较低的模型。本文为了增加3D打印机的工作空间,研制了以6绳索6自由度绳索牵引式并联机构作为执行机构的绳索牵引式并联3D打印机器人,并开发了基于stm32的下位机控制系统和基于windows的上位机控制系统,搭建了3D打印机器人实验平台。由于绳索会在自重的作用下产生下垂,本文针对绳索牵引式并联3D打印机器人,分别在将绳索当做直线和悬链线模型时基于闭环矢量法和微元法建立了机器人的运动学模型,并基于拉格朗日法建立了机器人的动力学模型。最后的仿真结果表明,对于小跨度的绳索牵引式并联3D打印机器人,悬链线模型和直线模型的绳索长度几乎没有差别,此时可以直接采用绳索直线模型进行运动控制,从而降低控制过程的复杂性,而对于大跨度绳索牵引式并联3D打印机器人,绳索弯曲下垂较大,则必须将绳索当做悬链线模型分析。绳索牵引式并联3D打印机器人打印头的工作空间与运动性能和其结构息息相关,本文设计了绳索顺序连接和交叉连接两种连接方式,以雅可比矩阵在整个工作空间中的全局条件数作为3D打印机器人打印头运动过程中的性能指标,基于绳索牵引式并联3D打印机器人的动力学模型,分别在两种连接方式下研究了打印头与绳索连接点的位置、打印头所处的角度、打印头的尺寸这些因素对打印头工作空间、运动性能的影响。最后采用闭环矢量法对绳索牵引式并联3D打印机器人打印头的运动误差进行了分析,建立了打印头的运动误差模型,得到了打印头运动误差和机器人结构误差以及绳索长度误差之间的关系。鉴于绳索长度误差不易测量,基于神经网络预测方法设计了一种绳索长度预测算法。最后基于迭代法设计了一种误差补偿方法。仿真和实验结果表明,误差补偿后的运动误差明显小于误差补偿前的运动误差。

马宇驰[4](2016)在《非匀质悬索数学模型的研究》文中指出悬索是指被悬挂于两端点,在自重的作用下呈现出某种曲线线形的索。对理想悬索进行力学分析、计算的理论称为悬索理论。悬链线理论是公认的最能有效反应悬索真实情况的悬索理论,悬链线方程属于超越函数,因此在计算和使用上都存在着一定的困难。经过诸多学者的不断研究和探索,逐步形成了抛物线理论、悬索曲线理论和摄动法作为悬索研究的理论依据。本文以500m口径球面射电望远镜项目为背景,分析了多个集中载荷作用的情况下悬索的建模方法,推导了负载后支撑索的数学模型。由代数函数组成的抛物线方程可以看作是由双曲函数构成的悬链线方程展开级数前两项的近似,当悬索被单一的集中载荷分成两段,这两段悬索各自仍然符合悬索理论。柔性馈源支撑机构通过六根并联支撑索与馈源舱柔性连接,悬索跨度大,自重不可忽略,因此需要对支撑索进行精确建模。每根支撑索上装配的窗帘机构,可以看作是施加在支撑索上的多个集中载荷,对于含有多个集中载荷的悬索可以将集中载荷换算成均布载荷,也可以将悬索按照集中载荷的分布进行分段。本文结合上述两种建模方法,根据窗帘机构的结构特点,先将支撑索分段,每一段支撑索近似成荷重均匀的悬索,推导了分段的悬索模型。通过仿真和试验分析分段模型的精度。基于ADAMS虚拟样机平台,模拟一根多个集中载荷作用的钢丝绳,由于钢丝绳一类的柔性体没有直接的模块,需要利用现有模块和约束条件近似模拟,其中本文采用的轴套力方法仿真效率和模型精度较高,通过计算、设定轴套力中的刚性系数和阻尼系数,可以有效的模拟不同性能的钢丝绳,利用宏命令完成自动化建模,对建立的系统推导悬链线模型和抛物线模型,两种理论模型均能满足一定的精度要求,且悬链线模型的整体误差小于抛物线模型。将支撑索的荷重比及跨距选为单值条件,按比例缩小系统模型,在实验室中搭建一根多个集中载荷作用的非匀质钢丝绳,并根据分段模型对钢丝绳进行建模,在同一坐标系中,对比拟合曲线和两种理论曲线,分析误差及导致误差的原因,针对第3段悬索,其悬链线模型相对误差的最大值为5.16%,最小值为0.38%;抛物线模型相对误差的最大值为7.80%,最小值为1.38%。说明了对非匀质悬索,分段建立其数学模型是合理的,而且悬链线模型比抛物线模型更能精确地描述其悬垂曲线。论文的研究为工程实际中悬索数学模型的建立提供了一定的参考。

方旭[5](2014)在《基于绳驱动的机械臂创新设计与研究》文中认为串联机器人具有结构简单,工作空间大的优点,但是也具有刚度小,承载力低等不足;并联机器人的刚度重量比大,承载力大,但是其工作空间较少。由此本文运用TRIZ理论提出了一种绳驱动的串联机械臂结构,该结构以绳索驱动方式实现减速和远距离传动等功能,使其既具有较好的刚度,又具有较大的工作空间;设计了相应的机构装置,制作了关键部件的实验样机,并对该装置的运动学和动力学进行了相关分析。主要研究内容如下:首先,运用TRIZ理论分析了当前一般串并联机器人中的功能矛盾,定义了机械臂的功能参数、功能冲突,利用分离原理和矛盾矩阵获得相应的发明原理。构思了一种新式绳驱动串联机械臂,该机械臂既有较好的刚度和承载力,又有较大的工作空间。第二,对绳驱动串联机器人进行了结构设计,在不同场合选用了不同绳传动形式,着重设计了二自由肩传动关节,确定绳索的绕组和固定方式,并制作了试验样机,样机运转情况良好。第三,运用旋量理论和指数积公式建立了绳驱动机械臂的运动学模型,分析了机械臂的运动特性,计算了机器人的工作空间。运用拉格朗日法建立了机械臂动力学模型,得出在给定载荷条件下的核心部位的动态载荷。运用多体动力学软件RecurDyn研究绳索在传动过程中状态。最后,对肘关节支撑板用有限元方法进行了分析,将仿真得出的综合载荷加载到核心部件参数化的模型上,利用有限元软件ANSYS软件分析得出应力与结构尺寸的关系,对模型形状做拓扑优化设计,综合简化了模型结构。

李笃[6](2014)在《LT50m模型馈源定位二、三级子系统控制软件设计与实验》文中研究说明本文根据新一代大射电望远镜光机电一体化创新设计方案,在分析大射电望远镜(Large radio telescopeLT)三级调整系统的需求的基础上,针对馈源指向跟踪系统高精度轨迹跟踪的要求,结合工程实际研究了三级设计方案,分别设计并实现了基于SynqNet网络运动控制技术的馈源定位二、三级子系统控制软件,即AB轴机构子系统控制软件和精调Stewart平台子系统控制软件,为三级复合控制的研究提供了可靠的实验平台。具体完成的各项工作归纳如下:分析了基于分布式结构的两级控制系统的特点,研究了为了满足系统最大天顶角60o这个要求而设计的三级调整方案,提出了三级复合控制的控制策略、测量策略和通信协议。对AB轴机构和精调Stewart平台分别进行了位置运动学分析。分别给出两种机构的位置正、逆解的求解算法,并通过数值仿真从理论上验证了算法的正确性和可行性。依据项目现有硬件资源,选择了基于PC+运动控制卡的开放架构的分布式运动控制方案,并且在此方案的基础上采用VC++6.0为开发工具分别开发了AB轴机构子系统控制软件和精调Stewart平台子系统控制软件。在LT50m模型下对二、三级子系统分别进行了大量的实验,验证了两级子系统软硬件的良好性能。对三级系统进行了联调,并做了抗干扰实验,验证了控制效果,为提高控制系统的综合性能打好了必要的基础。

詹银虎,郑勇,张超,马真[7](2013)在《GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性研究》文中提出针对GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性问题,提出GNSS-RTK测量方案,分析GNSS天线随馈源舱运动产生倾斜时对卫星可见性的影响,以及射电望远镜反射面板对GNSS天线的多路径影响,并进行GNSS-RTK仿真测量。结果表明,GNSSRTK测量技术对馈源舱的定位精度优于1.1 cm,满足FAST对一次所驱动测量的精度要求,且6个GNSS流动站可保证测量系统具有较强的冗余性和可靠性。

马娟[8](2009)在《大射电望远镜馈源柔索支撑系统的建模与控制》文中提出本文根据新一代大射电望远镜机电光一体化创新设计的方案,分析了六自由度柔索支撑系统的运动学及动力学模型,并在此基础上设计了LT50m模型的馈源柔索支撑系统的轨迹跟踪独立控制策略,仿真及实验验证了控制策略。新一代大射电望远镜粗调系统是通过6根索长的协调变化驱动馈源舱跟踪射电源的六自由度运动,其工作特点类似并联机器人,因此被看作是柔索并联机器人。柔索机器人的动力学模型采用拉格朗日方程建立,该模型解决了己知馈源舱运动轨迹,求柔索驱动力的动力学逆问题,为实现大射电望远镜馈源指向跟踪系统轨迹跟踪控制奠定了基础。本文针对该柔索系统具有非线性、大滞后、弱刚度和耦合性等特点,在自适应模糊控制方案上,利用第一类模糊逻辑系统直接作为非线性系统控制器,且在传统方案的基础上加入鲁棒补偿项,进一步放宽稳定条件到最小近似误差有界。基于新一代大射电望远镜馈源指向跟踪系统50米缩比模型,仿真实验验证了控制策略与方法的工程有效性和可行性。

汤奥斐[9](2007)在《大跨度柔索驱动并联机器人关键问题分析及模型实验研究》文中指出采用索原长求解算法构建了大射电望远镜(Large Radio Telescope-LT)舱索系统的运动学正、逆解模型,实现了基于变形索长调整的动平台开环运动控制,为LT500m原型的精确控制奠定了理论基础。完成了LT5m模型的零位标定、舱体的静态及运动误差测定等实验,为LT改进构型的模型试验奠定了试验基础。确定了大跨度柔索驱动并联机器人(Wire Driven Parallel Robot-WDPR)的可达工作空间,提出了其刚度性能的判定准则,完成了LT50m舱索系统刚度性能的判定。导出了大跨度WDPR刚度的解析公式,发现和总结了索塔高度和索张力变化对结构刚度的影响规律,从而为其刚度改善、振动抑制、控制带宽的确定奠定了基础。而且,鉴于大跨度WDPR的动平台绕自身轴的扭转刚度弱、易晃动的特性,通过实验和仿真等方法确定了机构的优选改进方案。优化设计了两种改进构型(动平台增加盛水容器和动平台附加被动索系)的结构参数,验证了两种构型抑制悬索的虚牵和风致振动的有效性,为LT原型的构型选择和设计奠定了理论基础。设计了基于静态标定法的WDPR运动学参数标定方案,并结合LT5m模型试验的仿真结果验证了静态标定算法的收敛性,显示了几何参数对LT5m动平台位姿误差的影响起主要作用。为了实现在动态变化环境中WDPR系统的参数标定,提出了基于神经元网络(Artificial Neural Networks-ANN)的柔性标定法。柔性标定法的仿真分析则证明了柔性标定法的有效性,从而为大跨度WDPR系统提供了新的标定方法。构建了大跨度WDPR系统的逆动力学模型,并通过数值仿真验证了模型的合理性,提高了WDPR的运动控制的精度。建立了LT悬索张力和系统基频的相似型经验公式,导出了LT畸变模型对原型的畸变系数,实现了对LT500m原型的悬索张力和系统基频的预测。应用模糊数学理论提出了WDPR的相似度概念,确定了LT畸变模型与LT500m原型间的悬索张力和系统基频的相似度,验证了相似度数学描述的合理性,提供了LT模型相对原型畸变程度的衡量指标。

王卫东[10](2007)在《大射电望远镜精调Stewart平台非线性PID控制》文中提出基于新一代大射电望远镜光机电一体化创新设计方案,围绕“馈源指向系统高精度轨迹跟踪要求”,鉴于并联机器人所具有的高刚度、高精度、高负载能力等特点,本文采用一种称为Stewart平台的并联机器人作为系统的精调平台。以精调Stewart平台为对象,研究了其机构及运动学逆解、控制策略及控制算法,并基于嵌入式控制技术设计了平台的控制系统。Stewart平台是一种6自由度的并联机器人,本文分析了平台的机构及运动学逆解,对平台的控制策略进行了研究,确定了平台基于关节式的计算机分布式控制策略。针对Stewart平台的系统要求,从工程实际出发设计了一种基于关节式计算机分布式控制策略的非线性PID的关节调节器。该非线性PID算法构造了增益参数关于误差信号的非线性拟合函数,算法能够同时保证响应速度快、超调量小以及自适应能力强的系统特性。通过建立平台的数学模型,进行了典型信号输出响应数值仿真。仿真结果验证了关节空间控制策略以及非线性PID控制方法的可行性和有效性。基于并联机器人运动控制技术,采用计算机实现的伺服电机位置闭环控制,设计了ARM+DSP结构的嵌入式控制系统;并规划了控制系统的软件与硬件系统。Stewart嵌入式控制系统达到了控制精度高、可靠性好和实时性强的系统要求,同时解决了Stewart平台工作空间有限的问题。

二、大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制(论文提纲范文)

(1)用于天线面形测量的索并联机构的研究与控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
        1.1.1 课题研究背景与意义
        1.1.2 课题来源
    1.2 大射电望远镜面形测量研究现状
    1.3 大尺度索并联机构研究现状
    1.4 本文主要内容与框架
第二章 索并联机构的缩比模型与相似性分析
    2.1 相似原理简介
        2.1.1 相似理论背景与发展
        2.1.2 相似三定律
        2.1.3 相似推理方法
    2.2 大尺度索并联机构的相似性分析
        2.2.1 基于运动微分方程的相似性分析
        2.2.2 基于量纲的相似性分析
    2.3 索并联机构的缩比模型
        2.3.1 缩比模型尺寸设计
        2.3.2 缩比模型仿真验证
    2.4 索并联机构的畸变模型
        2.4.1 畸变模型理论分析
        2.4.2 畸变模型仿真验证
        2.4.3 1.1m试验机构的设计
    2.5 本章小结
第三章 索并联机构的动力学与运动学分析
    3.1 悬索微分方程的建立与分析
        3.1.1 悬索微分方程建立
        3.1.2 悬索微分方程的近似解
        3.1.3 悬索微分方程的数值解
        3.1.4 悬索误差分析
    3.2 索并联机构的动力学分析与张力求解
        3.2.1 动力学方程建立
        3.2.2 基于等效直线的索张力求解
        3.2.3 基于近似解的索张力求解
    3.3 索并联机构运动学分析
        3.3.1 基于等效直线的运动学分析
        3.3.2 基于近似解的运动学分析
    3.4 机构力与运动仿真
    3.5 本章小结
第四章 索并联机构的工作空间与张力优化分析
    4.1 悬索虚牵及工作空间的判定与求解
        4.1.1 悬索虚牵问题与判定
        4.1.2 工作空间的判定
        4.1.3 静态工作空间的求解
        4.1.4 动态工作空间的求解
    4.2 索张力优化分析
        4.2.1 最小方差目标函数
        4.2.2 最小2 范数目标函数
        4.2.3 张力优化仿真分析
    4.3 工作空间仿真与最优工作平面确定
        4.3.1 静态工作空间与最优工作平面
        4.3.2 动态工作空间与最优工作平面
    4.4 倾斜状态下的工作空间分析
        4.4.1 倾斜状态分析
        4.4.2 工作空间与最优工作平面
    4.5 本章小结
第五章 索并联机构的误差补偿与预松弛控制
    5.1 机构误差分析与建模
        5.1.1 机构误差分析
        5.1.2 误差理论模型
    5.2 LSTM误差预测补偿
        5.2.1 LSTM网络简介
        5.2.2 误差预测补偿算法
        5.2.3 误差预测补偿仿真
    5.3 含误差的预松弛控制策略
        5.3.1 含误差的位姿求解问题
        5.3.2 预松弛控制策略
        5.3.3 预松弛控制仿真
    5.4 基于误差补偿的预松弛控制
    5.5 本章小结
第六章 试验平台设计与运动控制实验
    6.1 试验平台的设计
        6.1.1 试验平台的机械结构设计
        6.1.2 试验平台的硬件设计
        6.1.3 试验平台的软件设计
    6.2 试验平台控制系统设计
        6.2.1 控制策略部分
        6.2.2 控制执行部分
        6.2.3 控制反馈部分
        6.2.4 控制通讯部分
    6.3 轨迹运动控制实验
        6.3.1 控制策略对比实验
        6.3.2 定点运动实验
        6.3.3 平面扫描运动实验
        6.3.4 空间扫描运动实验
    6.4 本章小结
第七章 结束语
    7.1 本文工作总结
    7.2 本文主要创新点
    7.3 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(2)大型重载吊装并联柔索机器人构型优化设计研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本课题的研究背景与意义
    1.2 本课题的研究对象与目的
    1.3 并联柔索机构的工程应用现状
    1.4 并联柔索机构的理论研究现状
        1.4.1 工作空间的研究
        1.4.2 运动奇异性的研究
        1.4.3 精度的研究
    1.5 本文研究的主要内容
    1.6 并联柔索机器人的主要设计指标
第二章 并联柔索机器人机构建模与位置分析
    2.1 并联柔索机构概述
        2.1.1 并联机构的基本组成
        2.1.2 并联柔索机构的基本组成
    2.2 并联柔索机器人基本参数的确定
        2.2.1 柔索个数的确定
        2.2.2 柔索与动平台连接位置的设计
        2.2.3 柔索与静平台连接位置的设计
        2.2.4 并联柔索机构构型参量的选择
        2.2.5 设备工作级别的确定
        2.2.6 钢丝绳的初步选型
        2.2.7 滑轮直径的初步设计
    2.3 并联柔索机构的位置分析
        2.3.1 并联柔索机构的位姿描述
        2.3.2 柔索与下平台连接点位置的计算
        2.3.3 柔索与上平台滑轮的切点的位置的计算
        2.3.4 柔索长度与下平台位姿的关系
    2.4 本章小结
第三章 构型参数与工作空间大小数学模型的建立
    3.1 并联柔索机器人的静力学分析
    3.2 并联柔索机器人的工作空间分析
        3.2.1 搜索工作空间的判断条件
        3.2.2 MATLAB软件简介
        3.2.3 搜索算法的设计
        3.2.4 搜索结果的分析
    3.3 构型与工作空间模型的建立
        3.3.1 工作空间大小指标的提出
        3.3.2 实际工作空间的计算
        3.3.3 数据点的拟合
    3.4 本章小结
第四章 构型参数与位置精度数学模型的建立
    4.1 并联柔索机器人的运动学分析
    4.2 并联柔索机构的精度分析
    4.3 下平台任意点速度的计算
    4.4 位置误差计算算法的设计
    4.5 构型与位置误差模型的建立
    4.6 本章小结
第五章 构型参数的多目标优化设计
    5.1 机械优化设计的概述
    5.2 优化设计的基本术语和数学模型
        5.2.1 设计变量
        5.2.2 目标函数
        5.2.3 约束条件
        5.2.4 优化设计数学模型的标准格式
        5.2.5 本课题中优化问题的数学模型
    5.3 智能多目标优化算法
        5.3.1 多目标优化问题概述
        5.3.2 智能多目标优化算法概述
        5.3.3 基本术语
    5.4 遗传算法
        5.4.1 多目标遗传算法的基本原理
        5.4.2 非劣排序遗传算法的计算流程
    5.5 MATLAB编程计算
    5.6 本章小结
第六章 并联柔索机器人样机的初步设计
    6.1 钢丝绳的选择
    6.2 滑轮部件的设计
        6.2.1 滑轮的绳槽断面设计
        6.2.2 极限位姿下滑轮最大载荷的计算
        6.2.3 滑轮轴的设计
        6.2.4 滑轮轴承的强度校核
    6.3 卷筒的设计
        6.3.1 卷筒直径的确定
        6.3.2 卷筒长度的确定
        6.3.3 卷筒厚度的确定
        6.3.4 卷筒绳尾固定结构的设计
        6.3.5 与减速器连接螺栓组的设计
        6.3.6 卷筒轴承的校核
    6.4 电机与减速器之间联轴器的计算
        6.4.1 联轴器键槽长度的确定
        6.4.2 联轴器型号的确定
    6.5 电机的计算
        6.5.1 计算换算到电动机轴上负载转动惯量
        6.5.2 初选电动机型号
        6.5.3 核算加减速时间和转矩
    6.6 三维建模
    6.7 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢

(3)绳索牵引式并联3D打印机器人的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 3D打印机
        1.1.2 绳索并联机器人
    1.2 相关技术研究现状
        1.2.1 3D打印机的研究现状
        1.2.2 绳索并联机器人的研究现状
    1.3 课题研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
第二章 绳索牵引式并联3D打印机器人的机械结构和控制系统设计
    2.1 引言
    2.2 绳索牵引式并联3D打印机器人的机械结构设计
        2.2.1 绳索牵引式并联3D打印机器人机械结构设计总体要求
        2.2.2 执行机构结构设计
        2.2.3 打印系统结构设计
    2.3 绳索牵引式并联3D打印机器人控制系统设计
        2.3.1 控制系统硬件设计
        2.3.2 控制系统软件设计
    2.4 本章小结
第三章 绳索牵引式并联3D打印机器人运动学和动力学建模
    3.1 引言
    3.2 绳索牵引式并联3D打印机器人的运动学建模
        3.2.1 绳索直线模型运动学建模
        3.2.2 绳索悬链线模型运动学建模
    3.3 绳索牵引式并联3D打印机器人的动力学建模
    3.4 绳索直线与悬链线模型绳索长度仿真
    3.5 本章小结
第四章 打印头工作空间
    4.1 引言
    4.2 打印头工作空间
    4.3 打印头运动性能指标
    4.4 打印头静态工作空间和运动性能仿真
        4.4.1 不同的连接方式
        4.4.2 连接点的角度γ
        4.4.3 打印头的半径
        4.4.4 打印头的姿态角
        4.4.5 打印头在θ可变时的总工作空间
    4.5 本章小结
第五章 绳索牵引式并联3D打印机器人误差建模及补偿
    5.1 引言
    5.2 打印头末端运动误差建模
    5.3 绳索长度预测模型
        5.3.1 非线性预测方法
        5.3.2 神经网络预测模型
        5.3.3 反馈校正
        5.3.4 预测算法仿真验证
    5.4 打印头末端运动误差补偿
    5.5 仿真分析
    5.6 实验验证
    5.7 打印头运动轨迹实例
    5.8 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(4)非匀质悬索数学模型的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 缆线进舱机构
        1.1.2 项目进展
    1.2 悬索理论
        1.2.1 悬索理论的假设条件
        1.2.2 悬索理论的发展
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 悬索数学模型
    2.1 悬链线
        2.1.1 悬链线的一般方程式
        2.1.2 悬链线的挠度
        2.1.3 悬链线的长度
        2.1.4 悬链线的重心坐标
        2.1.5 悬链线的张力
    2.2 抛物线
        2.2.1 抛物线的一般方程式
        2.2.2 抛物线的挠度
        2.2.3 抛物线的长度
        2.2.4 抛物线的张力
    2.3 几种悬索理论的对比
    2.4 有集中载荷时的悬索
        2.4.1 悬链线模型
        2.4.2 抛物线模型
    2.5 本章小节
第3章 馈源支撑系统与窗帘机构
    3.1 系统误差分析
    3.2 模型简化
    3.3 分段悬索模型
        3.3.1 分段悬链线模型
        3.3.2 分段抛物线模型
    3.4 本章小结
第4章 基于ADAMS的悬索仿真
    4.1 引言
    4.2 钢丝绳的建模方法
    4.3 轴套力方法建模分析
        4.3.1 两个重要参数
        4.3.2 宏命令建模
    4.4 钢丝绳的仿真验证
    4.5 本章小结
第5章 模型试验与数据分析
    5.1 模型试验原理
        5.1.1 系统相似与相似判据
        5.1.2 相似第三定理
    5.2 试验方案
        5.2.1 试验平台和主要仪器
        5.2.2 模型试验的一般程序
    5.3 试验数据分析
    5.4 本章小节
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢

(5)基于绳驱动的机械臂创新设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 TRIZ 理论的研究现状
    1.3 绳驱动装置研究现状
        1.3.1 绳驱动并联装置的研究现状
        1.3.2 绳驱动串联装置的研究现状
    1.4 主要研究内容
2 基于 TRIZ 理论的传动方式分析
    2.1 TRIZ 理论简介
    2.2 基于 TRIZ 理论的矛盾分析
        2.2.1 物理矛盾分析
        2.2.2 技术矛盾分析
        2.2.3 基于 TRIZ 理论的传动路线设计
    2.3 本章小结
3 绳驱动机械臂的结构设计
    3.1 绳驱动机械臂的总体设计
        3.1.1 回转底座
        3.1.2 二自由度肩关节传动装置
        3.1.3 绳驱动肘关节
        3.1.4 典型多轴减速结构
    3.2 钢丝绳传动的预紧研究
        3.2.1 钢丝绳传动的预紧方式
        3.2.2 钢丝绳传动的钢丝绳选型与计算
        3.2.3 钢丝绳传动绳槽设计
    3.3 钢丝绳传动机械臂的控制系统设计
    3.4 本章小结
4 绳驱动机械臂的动力学分析
    4.1 绳驱动机械臂的运动学分析
        4.1.1 旋量理论与指数积公式简介
        4.1.2 基于旋量理论的绳驱动机械臂运动学
        4.1.3 基于 MATLAB 机械臂运动学分析
    4.2 绳驱动机械臂的动力学分析
        4.2.1 基于拉格朗日方程绳驱动机械臂的动力学分析
        4.2.2 基于 ADAMS 绳驱动机械臂的动力学分析
        4.2.3 绳驱动机械臂的绳索动力学分析
        4.2.4 基于 RecurDyn 的绳驱动机械臂绳索动力学分析
    4.3 本章小结
5 绳驱动机械臂支撑板的优化设计
    5.1 优化设计简介
    5.2 绳驱动支撑板结构优化设计
    5.3 绳驱动机械支撑板拓扑优化设计
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录
    附录Ⅰ 三自由机械臂 MATLAB 程序运动空间计算计算程序
    附录Ⅱ 三自由机械臂动力学方程参数
致谢
个人简历

(6)LT50m模型馈源定位二、三级子系统控制软件设计与实验(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 项目研究现状及主要技术指标
        1.2.1 项目研究现状
        1.2.2 LT 主要技术指标
    1.3 问题的提出
    1.4 本文的主要工作
第二章 LT50m 模型光机电一体化方案的总体设计
    2.1 引言
    2.2 LT50m 模型两级调整方案
    2.3 LT50m 模型三级调整方案
        2.3.1 方案要求
        2.3.2 方案设计
    2.4 小结
第三章 精调 Stewart 平台与 AB 轴机构位置运动学分析
    3.1 引言
    3.2 机器人位置运动学基础
        3.2.1 位姿的描述
        3.2.2 坐标变换
        3.2.3 运动方程表示
        3.2.4 运动方程求解
    3.3 精调 Stewart 平台位置运动学分析
        3.3.1 精调 Stewart 平台结构
        3.3.2 逆解分析
        3.3.3 正解分析
        3.3.4 算例分析
    3.4 AB 轴机构位置运动学分析
        3.4.1 AB 轴机构结构
        3.4.2 逆解分析
        3.4.3 正解分析
        3.4.4 算例分析
    3.5 小结
第四章 馈源定位二、三级子系统控制软件设计
    4.1 引言
    4.2 控制系统的硬件组成
    4.4 软件的总体设计
        4.4.1 开发环境简介
        4.4.2 工作原理
        4.4.3 基于 MPI 的软件开发
    4.5 精调 Stewart 平台控制系统软件设计
        4.5.1 软件需求分析
        4.5.2 软件各功能模块分析与实现
    4.6 AB 轴机构控制系统软件设计
        4.6.1 软件需求分析
        4.6.2 软件各功能模块分析与实现
    4.7 小结
第五章 实验结果与分析
    5.1 引言
    5.2 精调 Stewart 平台控制实验
    5.3 AB 轴机构控制实验
    5.4 三级系统复合控制实验
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
在研期间研究成果

(7)GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性研究(论文提纲范文)

一、引言
二、GNSS-RTK测量系统
    1. GNSS固定站
    2. GNSS流动站
    3. 测量控制系统
    4. 数据处理系统
    5. 测量方案
三、GNSS-RTK测量条件
    1. 卫星可见性计算方法
    2. GNSS天线水平时的卫星可见性
    3. GNSS天线倾斜30°时的卫星可见性
    4. 反射面的多路径效应分析
四、系统测量仿真分析
    1. 设备选型及主要指标
    2. 仿真结果及分析
    3. 系统可靠性分析
五、结束语

(8)大射电望远镜馈源柔索支撑系统的建模与控制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 大射电天文望远镜的研究背景
    1.2 大射电天文望远镜的主要技术指标
    1.3 项目研究现状
    1.4 本文的主要工作
第二章 大射电望远镜悬索馈源支撑系统概述
    2.1 引言
    2.2 舱索系统简介
        2.2.1 悬索馈源支撑系统简介
        2.2.2 悬索的悬链线方程
    2.3 机器人学理论在FAST中的应用
        2.3.1 机器人机构学理论概述
        2.3.2 机器人控制技术
    2.4 小结
第三章 馈源舱索的动力学建模及分析
    3.1 引言
    3.2 舱索系统的运动学分析
    3.3 舱索系统的动力学分析
    3.4 建模结果分析与讨论
    3.5 小结
第四章 基于自适应模糊控制的舱索系统轨迹跟踪控制
    4.1 引言
    4.2 舱索系统轨迹跟踪控制策略
        4.2.1 舱索控制系统概述
        4.2.2 常规模糊控制器简介
        4.2.3 自适应模糊控制策略
    4.3 模糊控制器的设计
        4.3.1 模糊控制器的设计
        4.3.2 稳定性分析
    4.4 小结
第五章 仿真结果分析
    5.1 引言
    5.2 数值仿真分析结果与讨论
    5.3 小结
第六章 结论及展望
致谢
参考文献
在读期间的研究成果

(9)大跨度柔索驱动并联机器人关键问题分析及模型实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 大射电望远镜课题背景
    §1.2 FAST项目的技术指标
    §1.3 FAST研究进展
    §1.4 WDPR研究背景和研究现状
    §1.5 本文的主要工作
第二章 大跨度WDPR的运动学模型与实验
    §2.1 引言
    §2.2 舱索系统的模型参数
    §2.3 已知索原长求解索变形后长度及索端力
    §2.4 索原长迭代求解技术
    §2.5 柔索并联机器人运动学的正、逆解模型
        §2.5.1 逆解模型
        §2.5.2 正解模型
        §2.5.3 数值仿真
        §2.5.3.1 正解算法分析
        §2.5.3.2 逆解算法分析
    §2.6 LT5M舱索系统实验
        §2.6.1 馈源舱零位标定
        §2.6.2 馈源舱静态位姿的精度
        §2.6.3 机构运动的重复性实验
        §2.6.4 沿规划轨迹运动的实验
        §2.6.5 边缘位姿误差在零位标定前后的比较
    §2.7 本章小结
第三章 大跨度WDPR的工作空间与刚度研究
    §3.1 引言
    §3.2 大跨度WDPR可达工作空间分析
        §3.2.1 柔索张力的约束条件
        §3.2.2 球铰约束条件
        §3.2.3 索长约束条件
        §3.2.4 柔索驱动力的优化求解
        §3.2.5 可达工作空间的确定
        §3.2.6 可达工作空间的数值仿真
    §3.3 基于WDPR的有限元模型的刚度评价
        §3.3.1 LT舱索系统有限元模型
        §3.3.2 刚度的张量测度
        §3.3.3 刚度的标量测度
        §3.3.4 空间刚度分布
    §3.4 WDPR的刚度解析
        §3.4.1 求第一项δ(J~T)T_B
        §3.4.2 求第二项J~TδT_B
        §3.4.3 数值计算
    §3.5 LT5M模型改进方案的刚度实验与仿真分析
        §3.5.1 LT5m模型改进方案的确定
        §3.5.2 扭转静刚度实验与仿真分析
        §3.5.2.1 增加被动下拉索的WDPR的非线性数学模型
        §3.5.2.2 增加被动下拉索的LT5m的有限元模型
        §3.5.2.3 扭转静刚度实验与仿真
    §3.6 本章小结
第四章 大跨度WDPR改进方案的结构优化设计
    §4.1 引言
    §4.2 九索构型的优化模型及其求解
        §4.2.1 非线性两层规划模型
        §4.2.2 基于iSIGHT的优化求解
        §4.2.3 九索构型的优化求解
    §4.3 附加盛水容器的WDPR的优化模型
        §4.3.1 附加容器的液体质心
        §4.3.1.1 P.Guldin第二定理
        §4.3.1.2 液体质心
        §4.3.2 优化模型
        §4.3.3 运用遗传算法求解规划
        §4.3.3.1 优化算法步骤
        §4.3.3.2 优化结果
    §4.4 改进构型的数值仿真与实验
        §4.4.1 抑制虚牵
        §4.4.2 抑制风振
        §4.4.2.1 风荷模拟
        §4.4.2.2 九索构型风振的仿真分析
        §4.4.2.3 水圈构型风振的试验研究
    §4.5 本章小结
第五章 WDPR的运动学标定
    §5.1 引言
    §5.2 静态标定的几何参数法
        §5.2.1 误差分析与理想运动学建模
        §5.2.2 基于末端位姿误差的参数辨识方法
        §5.2.3 基于末端位置误差的参数辨识方法
        §5.2.4 基于运动学正解模型的标定算法
        §5.2.5 误差补偿
    §5.3 基于ANN的柔性标定法
        §5.3.1 BP神经网络
        §5.3.2 基于逆运动学的柔性标定法
    §5.4 标定仿真与实验
        §5.4.1 静态标定的仿真与实验
        §5.4.2 柔性标定法的仿真与实验
    §5.5 本章小结
第六章 大跨度WDPR逆动力学的研究
    §6.1 引言
    §6.2 悬索的稳态分析
        §6.2.1 索坐标系的建立及坐标变换关系
        §6.2.2 悬索弹性关系
        §6.2.3 坐标系对弧长s和时间t的导数关系
        §6.2.4 索上点位置矢量r与旋转角度ψ和φ及应变ε的关系
        §6.2.5 悬索的稳态运动控制方程与求解
    §6.3 悬索三维匀速收放的数学模型
        §6.3.1 应用集中质量法建立悬索三维动力学模型
        §6.3.2 变长度悬索的运动边界条件和初始条件
        §6.3.3 数值求解算法
    §6.4 WDPR逆动力学分析
        §6.4.1 坐标系及变量定义
        §6.4.2 动平台受力分析
        §6.4.3 舱体的六自由度动力学方程
        §6.4.4 WDPR逆动力学分析的迭代算法
    §6.5 数值仿真
        §6.5.1 关于悬索的稳态数值分析
        §6.5.2 单根悬索匀速收放的模拟
        §6.5.3 LT逆动力学仿真分析
    §6.6 本章小结
第七章 大跨度WDPR畸变模型相似律的建立
    §7.1 引言
    §7.2 结构模型相似律的一般理论
    §7.3 WDPR的畸变相似理论
        §7.3.1 悬索张力的预测系数
        §7.3.2 系统基频的预测系数
    §7.4 预测系数的数值分析
        §7.4.1 确定LT张力的经验公式及其预测系数
        §7.4.2 确定基频的预测系数
    §7.5 WDPR的相似度研究
    §7.6 本章小结
第八章 总结与展望
    一、本文完成的主要工作和结论
    二、今后工作的展望
致谢
参考文献
在读期间的研究成果

(10)大射电望远镜精调Stewart平台非线性PID控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 并联机器控制技术研究现状
    1.3 嵌入式系统的发展现状
    1.4 本文主要工作
第二章 基础知识介绍
    2.1 非线性PID控制
        2.1.1 经典PID调节器结构
        2.1.2 非线性PID控制器
    2.2 嵌入式控制系统
        2.2.1 嵌入式系统简介
        2.2.2 嵌入式系统的特征
        2.2.3 嵌入式操作系统
        2.2.4 嵌入式微处理器
        2.2.5 嵌入式微控制器
        2.2.6 嵌入式DSP处理器
        2.2.7 嵌入式系统在控制领域的应用
    2.3 伺服控制系统
        2.3.1 伺服系统的构成
        2.3.2 伺服系统相关概念
    2.4 本章小结
第三章 精调Stewart平台机构学及控制策略
    3.1 引言
    3.2 Stewart平台结构模型
        3.2.1 引言
        3.2.2 并联机器人的结构特点
        3.2.3 精调Stewart平台的结构
    3.3 精调Stewart平台运动学逆问题分析
    3.4 精调Stewart平台的控制策略
        3.4.1 引言
        3.4.2 关节控制策略
        3.4.3 计算机分布式控制策略
        3.4.4 总体控制策略
    3.5 本章小结
第四章 精调Stewart平台轨迹跟踪非线性PID控制
    4.1 引言
    4.2 精调Stewart平台控制技术
        4.2.1 并联机器人控制
        4.2.2 并联机器人控制研究进展
        4.2.3 精调Stewart平台控制的研究
    4.3 非线性PID调节器设计
        4.3.1 非线性PID调节器增益参数构造思想
        4.3.2 非线性PID调节器参数的优化设计
    4.4 控制模型的建立
    4.5 精调Stewart平台仿真结果及分析
        4.5.1 阶跃信号输出响应
        4.5.2 正弦信号及其加扰动后的输出响应
        4.5.3 斜坡信号输入响应
    4.6 小结
第五章 精调Stewart平台嵌入式控制系统设计
    5.1 引言
    5.2 伺服电机运动系统的位置闭环控制
        5.2.1 位置闭环控制
        5.2.2 闭环伺服系统
    5.3 精调Stewart平台嵌入式控制系统设计
        5.3.1 Stewart平台控制系统的功能要求
        5.3.2 控制系统的体系结构
        5.3.3 嵌入式运动控制系统设计
        5.3.4 ARM+DSP控制模式
    5.4 控制系统硬件设计
        5.4.1 上位机
        5.4.2 下位机
        5.4.3 伺服控制
        5.4.4 CAN总线通信
    5.5 嵌入式控制软件系统
        5.5.1 软件系统结构
        5.5.2 程序设计
    5.6 小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
研究成果

四、大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制(论文参考文献)

  • [1]用于天线面形测量的索并联机构的研究与控制[D]. 范银. 上海交通大学, 2020(09)
  • [2]大型重载吊装并联柔索机器人构型优化设计研究[D]. 肖童星. 东北大学, 2017(06)
  • [3]绳索牵引式并联3D打印机器人的研究[D]. 何文凯. 上海交通大学, 2018(01)
  • [4]非匀质悬索数学模型的研究[D]. 马宇驰. 吉林大学, 2016(09)
  • [5]基于绳驱动的机械臂创新设计与研究[D]. 方旭. 中国海洋大学, 2014(01)
  • [6]LT50m模型馈源定位二、三级子系统控制软件设计与实验[D]. 李笃. 西安电子科技大学, 2014(02)
  • [7]GNSS-RTK技术在FAST馈源舱测量中的可行性研究[J]. 詹银虎,郑勇,张超,马真. 测绘通报, 2013(S1)
  • [8]大射电望远镜馈源柔索支撑系统的建模与控制[D]. 马娟. 西安电子科技大学, 2009(08)
  • [9]大跨度柔索驱动并联机器人关键问题分析及模型实验研究[D]. 汤奥斐. 西安电子科技大学, 2007(01)
  • [10]大射电望远镜精调Stewart平台非线性PID控制[D]. 王卫东. 西安电子科技大学, 2007(06)

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大型射电望远镜悬索馈电支撑系统的运动规划、动态检测与控制
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