面向空间光学载荷的并联式指向稳定机构研究

发布时间：2020-09-04 19:28

　　 反射望远镜是现代科学家探索宇宙最重要的工具之一,其主要由主镜、次镜以及镜体支撑结构等部件组成。反射望远镜在成像过程中存在重力、振动等内外界因素,对成像效果干扰较大,因此须对主次镜之间的位姿关系进行微调,一般情况下由于次镜重量、体积均较小,所以采用次镜调整方案。本文前期以XX口径大型地基望远镜为研究背景,对次镜精密指向并联平台开展研究。本文所设计的次镜精密指向并联平台主要参照Gough-Stewart并联平台的基本构型,采用了新型偏置铰链,利用牛顿法和矢量分析法推导了该并联平台的逆运动学模型,并使用数值搜索法对其工作空间进行了分析。随着空间光学载荷技术的不断发展,对调整机构的指向范围和稳定性要求越来越高,为此,本文拟在前期精密指向并联平台研究的基础上,充分利用光学载荷的光轴指向仅对俯仰和偏转运动敏感、对绕光轴转动及平动不敏感的特性,提出了一种新型的粗、精级并联式指向及稳定一体化技术。该技术利用粗级控制实现指向大范围调整、利用精级控制补偿由于卫星平台振动等因素导致的光轴抖动,提高稳定度。粗、精两级呈并联式,通过协调控制,实现运动解耦。相比于传统的粗精级串联式指向及稳定技术,本文的粗、精级并联式指向及稳定一体化技术具有结构紧凑、重量和尺寸小等优点,更适合空间应用。该平台的粗级促动器主要通过控制伺服电机驱动小导程精密滚珠丝杠运动实现平台位姿的改变,精级促动器主要通过音圈电机与内部弹簧片作用实现平台稳定。本文拟对该并联平台进行构型设计优化、建立运动学和动力学模型、对平台进行结构设计、并通过力学有限元仿真方法验证结构设计的合理性。本项目的研究与实施,能够为我国发展高精度空间光学载荷指向性技术积累经验,提供理论依据。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH743

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本文编号：2812484