【摘要】：指向平臺技術(shù)在航天和軍工方面具有廣泛應(yīng)用，受到了眾多學(xué)者的關(guān)注。我國深空探測、光通信、激光武器等新技術(shù)的飛速發(fā)展，對指向平臺提出了更高的技術(shù)要求。受平臺結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動形式、傳感器以及技術(shù)水平等因素制約，現(xiàn)有的指向平臺在負載能力、體積重量、指向精度等方面存在一定的不足。因此，研制負載能力強、指向精度高且體積和重量小的指向平臺對推動指向平臺的技術(shù)發(fā)展具有重要意義。 論文來源于國家部委預(yù)研項目“基于球齒輪傳動的新型指向機構(gòu)技術(shù)研究”。文章在總結(jié)現(xiàn)有指向平臺優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種新型指向平臺設(shè)計方案。圍繞該設(shè)計方案，論文進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析、運動學(xué)和動力學(xué)建模研究、誤差分析以及運動控制系統(tǒng)等方面的研究。主要研究內(nèi)容如下： 1.提出了基于球齒輪傳動的新型指向平臺系統(tǒng)設(shè)計方案�？偨Y(jié)了現(xiàn)有指向平臺的特點，指出其存在的不足。在此基礎(chǔ)上，提出新型指向平臺設(shè)計方案：采用宏動指向平臺和微動指向平臺相結(jié)合的二級指向平臺形式；采用球齒輪齒盤傳動和XY軸結(jié)構(gòu)設(shè)計宏動指向平臺；采用柔性鉸鏈傳動設(shè)計微動指向平臺。對球齒輪齒盤傳動以及碟形彈簧進行了設(shè)計與分析；對柔性鉸鏈構(gòu)型進行了改進設(shè)計，計算了其柔度和運動精度，進行了有限元驗證，并對其性能進行了數(shù)值分析和比較。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了二維柔性鉸鏈和微動指向平臺。 2.建立了新型指向平臺的運動學(xué)和動力學(xué)模型。在分析球齒輪齒盤傳動、XY軸結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，建立了宏動指向平臺的運動學(xué)模型，并采用拉格朗日方程法建立了其動力學(xué)模型，并分別對其模型進行了仿真驗證；在對微動指向平臺結(jié)構(gòu)進行一定簡化的基礎(chǔ)上，建立了微動指向平臺的運動學(xué)模型，采用拉格朗日方程法建立其動力學(xué)模型，并進行了仿真驗證。 3.對新型指向平臺的誤差問題進行了研究。分析了指向平臺的誤差源，在運動學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用多體系統(tǒng)運動學(xué)方法建立了新型指向平臺的誤差模型。為進一步提高其指向精度，對部分結(jié)構(gòu)的彈性變形等因素進行了詳細分析。在上述誤差模型的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)指向誤差進行了仿真研究，采用最小二乘法進行參數(shù)辨識，并對其補償結(jié)果進行了仿真分析和驗證。 4.建立了新型指向平臺的運動控制系統(tǒng)。提出了指向平臺運動分層控制系統(tǒng)的總體方案，并對其硬件和軟件設(shè)計進行了說明。根據(jù)動力學(xué)理論模型，推導(dǎo)了指向平臺的被控模型。在此基礎(chǔ)上，考慮前文建立的指向平臺誤差模型和系統(tǒng)非線性強耦合特性，設(shè)計了包含誤差補償器的BP網(wǎng)絡(luò)PID解耦控制器，進行了控制系統(tǒng)仿真分析。 5.建立了多套新型指向平臺的原理樣機并進行了相關(guān)的試驗工作。為選擇合適的設(shè)計方案，建立了采用不同驅(qū)動形式和傳動形式的新型指向平臺原理樣機四套，并對其優(yōu)缺點進行了詳細分析和比較；在確定設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對文中研究的指向平臺進行了試驗與分析，驗證了文中的理論分析結(jié)果和原理樣機的部分性能指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 紀(jì)明;光電二級穩(wěn)定系統(tǒng)控制通道融合技術(shù)[J];兵工學(xué)報;2000年04期

2 羅護,范大鵬,張智勇,吳正洪;兩軸陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)中陀螺安裝的幾種方法[J];兵工學(xué)報;2005年03期

3 李巖;范大鵬;;基于多體系統(tǒng)運動學(xué)理論的三軸轉(zhuǎn)臺裝配誤差建模分析[J];兵工學(xué)報;2007年08期

4 李婷;潘存云;李強;張立杰;;安裝誤差對球齒輪姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)指向精度的影響分析[J];兵工學(xué)報;2009年07期

5 李偉鵬;黃海;邊邊;;空間精密跟瞄Hexapod平臺作動器研制與實驗[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2007年09期

6 柳朝軍,廖曉鐘,張宇河;捷聯(lián)式三軸穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的運動學(xué)建模與仿真[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2000年03期

7 張贏;汪洲;廖學(xué)軍;;美軍空間武器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J];四川兵工學(xué)報;2009年12期

8 張鋒;丁洪生;付鐵;劉向東;;星載天線指向機構(gòu)誤差分析與建模[J];電子機械工程;2010年01期

9 劉靜江,黃永梅,傅承毓;空間光通信ATP系統(tǒng)中的跟瞄技術(shù)[J];光電工程;2003年04期

10 姬偉;李奇;楊海峰;許波;;精密光電跟蹤轉(zhuǎn)臺的設(shè)計與伺服控制[J];光電工程;2006年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 李巖;光電穩(wěn)定跟蹤裝置誤差建模與評價問題研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

2 程佳;并聯(lián)4TPS-1PS型電動穩(wěn)定跟蹤平臺的特性及控制研究[D];浙江大學(xué);2008年

3 路英杰;大射電望遠鏡饋源支撐系統(tǒng)定位與指向控制研究[D];清華大學(xué);2007年

本文編號：2724737