配有索系控制结构的大型射电望远镜悬索平衡张力的优化

在新一代大型射电望远镜(LT)的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的结构控制索系。基于系统的非线性静平衡方程,通过最小二乘运算和优化策略,获得了适于伺服电机控制的索系平衡张力。分析结果为进一步得到各索杆单元的静应力,构造结构平衡时的非线性几何刚度矩阵,分析在静平衡初始条件下,结构控制索系对系统风振的抑制效果奠定了基础。

大型射电望远镜悬挂馈源舱体结构的振动控制

将结构被动控制技术推广应用于射电天文领域。提出拉索 -吊重振动控制方案 ,控制新一代大型射电望远镜悬挂馈源舱结构的风振响应。首先 ,由非线性静力分析确定结构初始静态参考位形和初应力。其次 ,针对结构特点模拟作用在悬索和馈源舱上的随机风荷。在上述模型的基础上 ,在时域中模拟分析稳定索系对结构风振的抑制效果。同时 ,通过典型节点时域响应的FFT变换 ,绘出响应自功率谱图 ,进一步描述了振动控制的效果。

LT50m缩比模型悬索舱体系统的风振分析

在新一代大型射电望远镜 (LT)的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的下拉结构控制索系 ,并分析了 5 0m缩比模型的风振响应。首先 ,由非线性静力分析确定结构初始静态参考位形和初应力 ;其次 ,针对结构特点模拟作用在悬索和馈源舱上的随机风荷。在上述研究的基础上 ,在时域中模拟分析下拉索系对结构风振的抑制效果 ,同时通过典型节点时域响应的FFT变换 ,绘出响应自功率谱图 。

大型射电望远镜悬索馈源支撑系统静刚度分析

针对大射电望远镜(LT)悬索支撑系统特殊的结构形式,对6索组成的馈源支撑系统的静刚度进行分析。首先,对舱索系统静平衡方程沿馈源舱运动方向上求导,同时考虑到悬索刚度随其应力变化而呈现几何非线性的特点,给出了馈源支撑系统静刚度的公式。其次,在上面结果的基础上,分析了一个定点位置下馈源舱在外界扰动下的振动情况,通过与大型射电望远镜50 m室外模型振动试验结果相比较,说明了静刚度求解方法的有效性。最后,给出了大型射电望远镜50m模型馈源舱运动空间边缘的悬索应力与馈源支撑系统刚度的关系。

大型射电望远镜舱索结构变形模型与原型的相似性

建立了大型射电望远镜舱索结构的运动微分方程,并由此研究了模型与原型的相似条件.针对模型存在几何变形的特殊问题,从主要动力相似条件出发,导出了用已知几何比尺表示的频率比尺、风速比尺等典型相似性常数.进一步,基于模型振动实验和相似性分析,预测了原型的固有频率和随机风振幅值,预测结论与非线性有限元动力仿真结果吻合.

八根索系大型射电望远镜馈源舱运动轨迹规划

在新一代大型射电望远镜 ( L T)的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的下拉结构控制索系。基于系统的非线性静平衡方程 ,通过最小二乘运算和优化策略 ,获得了适于伺服电机控制的索系平衡张力和索长。在此基础上 ,对馈源舱的运动进行了轨迹规划 ,使得各伺服电机根据规划出的张力和索长收放索来控制馈源舱按照预定的轨迹运动。

大型射电望远镜类Stewart平台的奇异性研究

将大型射电望远镜的悬索馈源舱体系统类比于Stewart平台，对其进行奇异性的研 究。考虑柔性悬索只能承受拉力的特点和天文观测的要求，分析了馈源 舱的可实现工作空间。基于系统的非线性静力平衡方程，根据力传递Jacobian矩阵的行列式 和条件数，剖析了工作空间内部的力奇异性。研究结果为确定系统工作空间提供了依据，为 改进系统结构设计，消除奇异性提供了参考。

索系馈源舱闭环运动索长解算的研究

对索系拖动馈源舱做实时跟踪观测天体的运动进行闭环控制时 ,研究了馈源舱位于理论规划的位姿和位于实际位姿时所对应的各根索长的解算问题 ,为实现闭环控制算法提供了重要的数据 .由于馈源舱运动缓慢 ,故可以对馈源舱位于不同位姿时用非线性静力分析求解出索长 ,而馈源舱的位姿可以用测量仪器测量得到 .

大型射电望远镜悬挂馈源舱-Stewart平台系统耦合分析

针对大射电望远镜悬挂系统特殊的结构形式,采用分离舱索系统和Stewart平台,应用有限元和牛顿-欧拉方程混合方法,提出Stewart平台与悬索馈源舱系统的混合动力学耦合方程,在此基础上,应用最优控制理论,通过Ham ilton-Jacobi-Isaacs不等式,探讨了耦合方程的解耦问题,得出在一定条件下具有鲁棒性的Stewart平台所允许的最大质量。数值仿真验证了方法的有效性和合理性。