超大型天线舱索结构的动力学分析与控制

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1、摘要超大型天线舱索结构，即新一代大射电望远镜粗调系统是通过六根柔索的协调变化使馈源舱作跟踪射电源的六自由度运动，其工作特点类似并联机器人，因此被看作柔索(并联)机器人。柔索机器人是80年代发展起来的新型机器人，经过广泛研究现己形成比较完整的体系，并且形式多种多样。柔索机器入采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件。它结合了并联结构和柔索驱动的优点，既具有并联结构高刚度、高精度、高负载能力的优点，又具有柔索机构低重量的优点，同时，由于没有铰链副转角的限制，加大了工作空间。本文将以LT5m柔索机器人为例，研究其动力学特性及控制策略。在对柔索机器人进行运动学分析的基础上，采用拉格朗日方程建立了

2、柔索机器人系统的动力学模型，解决了已知馈源舱运动轨迹，求柔索驱动力的动力学逆问题。针对LT5m缩比实验模型的设计方案进行了动力学仿真。分析结果表明该动力学建模是合理的，为实现大射电望远镜馈源指向跟踪系统轨迹跟踪控制奠定了基础。针对该柔索机器人强非线性、大滞后、多输入多输出、多变量耦合以及受到外扰等特点，采用分散控制策略实现柔索机器人轨迹跟踪控制。在柔索机器人每个柔索子系统设计了基于干扰观测器的双模糊控制器。该控制方法通过构造干扰观测器来观测柔索机器人的各种干扰，并根据观测到的干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响：同时引入带有比例积分校正环节的双模糊控制器来实现馈源舱轨迹跟踪，并通过

3、调整因子来优化控制规则。理论分析和数值仿真结果表明，该控制方法不仅能满足对轨迹跟踪精度的要求。而且控制系统具有较强的鲁棒性。关键词：超大型天线舱索结构动力学分析轨迹跟踪分散控制干扰观测器双模糊控制ABSTRACTThecooperatiVevariationoflengfhsofsixlongcablespullsthefeedcabintotracksOmemdiosourcewithsi】(一DOF．SimilartoaparaUelrobot，thecable—cabinnexible曲咖reforl盯geante皿asystem，i．e．thenextge蝴ationlarg

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