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四自由度混联天线机构运动特性分析

中国机械工程 2020年第21期31卷 2566-2572页

作者：张国兴侯雨雷曾达幸窦玉超段艳宾燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081

天线构型设计和运动特性分析是保障天线系统实现轨迹追踪任务的前提。基于3RSR并联机构构造3-R(RRR)R+R混联天线机构,并对混联天线机构结构进行描述,利用螺旋理论分析混联天线机构自由度数目和性质;用指数积公式表示混联天线机构各杆件... 详细信息

天线构型设计和运动特性分析是保障天线系统实现轨迹追踪任务的前提。基于3RSR并联机构构造3-R(RRR)R+R混联天线机构,并对混联天线机构结构进行描述,利用螺旋理论分析混联天线机构自由度数目和性质;用指数积公式表示混联天线机构各杆件位姿,建立混联天线机构运动学模型,得到混联天线机构各个杆件的速度螺旋矩阵;通过MATLAB软件仿真得到混联天线机构方位和俯仰运动轨迹,通过ADAMS软件仿真对理论求解得到的混联天线机构运动学参数进行验证。最后基于混联天线机构原理样机进行运动特性实验。

关键词：混联天线机构自由度运动特性原理样机

65米射电望远镜副面调整系统姿态精度监测与回零策略

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机器人 2012年第4期34卷 399-405页

作者：窦玉超姚建涛侯雨雷段艳宾赵永生燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

上海天文台65米射电望远镜的副面调整机构为Stewart型并联机器人,为了及时发现该并联机器人因机械磨损或误差累积造成的精度下降问题,使用倾角传感器对并联机器人动平台姿态进行检测,求得动平台姿念均方根误差并将其与设计指标进行比较... 详细信息

上海天文台65米射电望远镜的副面调整机构为Stewart型并联机器人,为了及时发现该并联机器人因机械磨损或误差累积造成的精度下降问题,使用倾角传感器对并联机器人动平台姿态进行检测,求得动平台姿念均方根误差并将其与设计指标进行比较,从而用户可以判断是否需要进行维修或回零操作.为了提高并联机器人的易维护性,设计了光电传感器回零和磁尺(磁致伸缩位移传感器)回零两种回零方式,分析了两种回零方式以及通过回零操作对光电传感器和磁尺精度进行检测的原理.总结了该并联机器人需要进行回零操作的不同状况,并给出了相应的回零控制策略.实验证明本文提出的回零控制策略是解决并联机器人回零问题的一种有效方法.

关键词： 65米射电望远镜 Stewart并联机器人精度倾角传感器回零

基于工作空间的混联式极化天线机构参数化设计及其力学分析

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机械工程学报 2021年第5期57卷 81-89页

作者：邓云蛟段艳宾李建军窦玉超曾达幸侯雨雷燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081

并联机构自身结构所限难以适应非圆极化天线相位不变的要求,在3-RSR(R为转动副,S为球面副)并联机构基础上串联可实现单转动的极化机构,提出混联式极化天线机构。分析建立并联机构与极化机构运动关系,以避免并联机构方位运动时天线反射... 详细信息

并联机构自身结构所限难以适应非圆极化天线相位不变的要求,在3-RSR(R为转动副,S为球面副)并联机构基础上串联可实现单转动的极化机构,提出混联式极化天线机构。分析建立并联机构与极化机构运动关系,以避免并联机构方位运动时天线反射面所出现的横滚现象;考虑并联机构杆件干涉及运动副限制,进行机构参数化设计以满足俯仰0~90°、方位0~360°工作空间需求;参照传统天线风载工况,提出并联机构天线风载施加方法,规划不同运行轨迹,借助ADAMS仿真获得天线所需驱动力矩。研究工作拓展了天线构型并为天线样机研制奠定了基础。

关键词：混联机构非圆极化天线工作空间风载荷参数化设计

65米射电望远镜天线并联式副面调整机构动力学仿真研究

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系统仿真学报 2014年第5期26卷 1040-1046,1070页

作者：李建军段艳宾曾达幸赵永生中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

根据65米射电望远镜天线副反射面调整机构的具体设计尺寸,提出采用并联式Stewart平台作为副反射面调整机构,以三维造型软件Pro/E、机械系统动力学仿真软件***和计算仿真软件Matlab进行联合仿真,对副面调整机构进行了虚拟样机建模和动力... 详细信息

根据65米射电望远镜天线副反射面调整机构的具体设计尺寸,提出采用并联式Stewart平台作为副反射面调整机构,以三维造型软件Pro/E、机械系统动力学仿真软件***和计算仿真软件Matlab进行联合仿真,对副面调整机构进行了虚拟样机建模和动力学仿真,得出机构所有运动关节摩擦中影响驱动力矩最主要的关节摩擦力,为机械结构优化设计提供了依据;针对调整机构的特殊应用场合,得到了机构在定平台随天线主面0°至90°运动,且动平台在要求工作空间内运动时的实际工况下,副面在全姿态工作时各分支杆的受力情况,仿真结果对调整机构的设计校核起到了重要作用。面向实际任务进行机构仿真,研究内容对并联调整机构真正应用于大型天线工程实践具有重要的指导意义。

关键词： 65米射电望远镜天线副反射面调整并联机构联合仿真动力学

基于反演终端滑模算法的目标定位转台伺服系统控制器设计

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制造技术与机床 2023年第7期 94-99页

作者：苏飞张希段艳宾魏文魁南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016 国营芜湖机械厂安徽芜湖241000 中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081

在目标定位转台伺服系统运行过程中,传动机构的齿轮间齿隙会导致驱动延时和响应迟滞,严重影响转台运行的稳定性。为此研究了一类具备齿隙的目标定位转台伺服系统跟踪控制问题,得出了一种新颖的基于反演终端滑模算法的控制方案。首先,建... 详细信息

在目标定位转台伺服系统运行过程中,传动机构的齿轮间齿隙会导致驱动延时和响应迟滞,严重影响转台运行的稳定性。为此研究了一类具备齿隙的目标定位转台伺服系统跟踪控制问题,得出了一种新颖的基于反演终端滑模算法的控制方案。首先,建立目标定位转台伺服系统的状态空间模型,运用死区函数描述齿隙非线性,并设计连续可微函数对死区函数进行拟合;其次,利用反演控制方法和终端滑模控制方法,为伺服系统设计了虚拟控制器和实际控制器,利用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的渐进稳定性;最后,搭建了仿真系统和实验平台,并与使用常规PID控制器的实验仿真结果进行对比,验证了文章所提出控制器的有效性和优越性。

关键词：目标定位转台伺服系统齿隙补偿永磁同步电机终端滑模控制反演控制

3-RSR型并联车载天线机构动力学优化与仿真

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中国机械工程 2019年第10期30卷 1219-1225,1232页

作者：杨彦东周治宇邓云蛟段艳宾窦玉超曾达幸侯雨雷燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081 河北省重型智能制造装备技术创新中心秦皇岛066004

动态特性是高速高精密天线功能实现的关键。采用3-RSR(R为转动副,S为球面副)型并联机构作为车载天线构型,基于拉格朗日方程建立基体运动下天线机构动力学模型。以固有频率为目标,利用遗传算法对3-RSR天线机构参数进行优化,性能对比验证... 详细信息

动态特性是高速高精密天线功能实现的关键。采用3-RSR(R为转动副,S为球面副)型并联机构作为车载天线构型,基于拉格朗日方程建立基体运动下天线机构动力学模型。以固有频率为目标,利用遗传算法对3-RSR天线机构参数进行优化,性能对比验证了优化结果的有效性。考虑风雪载荷及车体随机激励工况,建立车载天线机构仿真模型,分析得到相应工况下驱动力矩变化曲线。研究工作对车载天线机构动力学设计及样机研制具有参考意义。

关键词：车载天线并联机构动力学机构参数优化

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刚体两次转动姿态描述方法的内在联系

机械工程学报 2015年第13期51卷 86-94页

作者：张东胜姚建涛许允斗段艳宾侯雨雷赵永生燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081

并联机构动平台姿态描述的方法有多种,不同描述方法给机构运动学分析的难易程度带来不同的影响,所以选取合适的姿态描述方法对机构分析非常重要。并联机构的动平台可视为受约束的刚体,而描述刚体姿态的方法之间存在着内在联系,所以揭开... 详细信息

并联机构动平台姿态描述的方法有多种,不同描述方法给机构运动学分析的难易程度带来不同的影响,所以选取合适的姿态描述方法对机构分析非常重要。并联机构的动平台可视为受约束的刚体,而描述刚体姿态的方法之间存在着内在联系,所以揭开刚体姿态不同描述方法之间的内在关联性,有助于选取合适的刚体姿态描述方法。对并联机构动平台绕两相交轴线的转动关系进行了分析,得出动平台绕某一轴线转动一定角度后其相对动平台法线的耦合转角,并得到了该角度的解析表达式;基于动平台姿态不同描述方法,得到动平台绕其平面内两相交轴依次转动后,绕动平台平面法线的耦合转角及其解析表达式。确定了动平台不同姿态描述方法的内在联系,对具有两转动自由度并联机构的姿态描述方法的选择原则进行了合理分类,该结论适用于大多数具有两转动自由度并联机构姿态描述方法的选取原则。

关键词：并联机构姿态描述耦合转角自由度

65米射电望远镜天线副面调整机构系统精度分析

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机械设计与制造 2013年第11期 151-153页

作者：段艳宾姚建涛赵永生中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

对上海65m射电望远镜天线副反射面调整机构进行了精度分析,确定了副面调整机构的主要误差参数,建立了误差参数的数学模型,运用蒙特卡洛法得到了全姿态工作空间下的末端位置和姿态的综合误差,证明了所设计的调整机构精度能够满足设计要求... 详细信息

对上海65m射电望远镜天线副反射面调整机构进行了精度分析,确定了副面调整机构的主要误差参数,建立了误差参数的数学模型,运用蒙特卡洛法得到了全姿态工作空间下的末端位置和姿态的综合误差,证明了所设计的调整机构精度能够满足设计要求,分析结果为副面调整机构的运动学标定奠定了一定的基础,为所设计机构在实际工作中达到系统所要求的运动精度提供了重要设计保障。研究内容对并联机构在实际工程中的应用实践具有重要的指导意义。

关键词： 65米射电望远镜天线副反射面调整并联机构蒙特卡洛精度

并联嵌入式六自由度位姿传感器的设计与精度分析

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机械制造 2016年第7期54卷 18-20,26页

作者：窦玉超段艳宾李建军中国电子科技集团第五十四研究所石家庄050081

以6SPS并联机构为原型,分析其运动学正反解。利用欧拉法预估并校正位姿,提出一种并联式六自由度位姿传感器,阐明其测量原理。借助雅可比矩阵建立误差模型,分析测量误差对位姿精度的影响,并采用拉线式编码器设计嵌入式六自由度位姿传感... 详细信息

以6SPS并联机构为原型,分析其运动学正反解。利用欧拉法预估并校正位姿,提出一种并联式六自由度位姿传感器,阐明其测量原理。借助雅可比矩阵建立误差模型,分析测量误差对位姿精度的影响,并采用拉线式编码器设计嵌入式六自由度位姿传感器。而后通过实验对该位姿传感器的精度进行检验,并成功应用于500 m口径球面射电望远镜馈源舱动态补偿模拟装置中。

关键词：并联机构传感器精度射电望远镜