大型光学望远镜副镜位姿精调机构的优化设计

分析了大型光学望远镜副镜位姿精调机构的性能要求,提出了基于Gough-Stewart平台机构的副镜位姿精调机构的2个设计准则:运动精度准则和刚度准则。选取Gough-Stewart平台机构的2个角度尺寸参数和3个无量纲化的线性尺寸参数作为设计变量,分析了各设计变量对机构性能的影响规律;提出了与设计准则相对应的2个全条件性指标:运动传递精度指标和刚度指标,按照统一目标法的乘除法构造统一目标函数,建立有约束单目标优化问题数学模型。针对机构性能比较的实际需要,以普适空间替代全条件性指标中的可达工作空间。针对选定的设计变量定义域,以改进的遗传算法计算得到机构参数的Pareto最优解。结果表明,当动定平台的半径比为1.095时,机构性能最优,相对于动定平台的半径比≤1时的最优解,运动传递精度指标提高了0.7%,刚度指标减少了4.0%。本文的优化设计方法及最优解为位姿精调机构的优化设计提供了参考。

Gough-Stewart平台机构的普适工作空间及其几何求解

针对大型光学望远镜副镜位姿调节机构的优化设计,为了实现不同结构参数的Gough-Stewart平台机构的性能比较,提出了普适工作空间的概念,并给出其几何求解方法。普适工作空间是以杆长为限定条件,动定平台始终保持平行时,动平台在36个特定方向上运动范围的交集。普适工作空间具有无需降维描述,外形为简单规则的旋转体,可采用几何方法直接求解空间边界等优点。经算例验证:不同结构参数的Gough-Stewart平台机构都能求解出形状相似、规则、简单的普适工作空间,使总体评价机构性能的指标具有可比性;与其它工作空间相比,普适工作空间使性能指标的计算量分别降低约10%、11%和14%。