超磁致伸缩柔性Stewart平台设计理论与实验研究

admin · 发表于 2024-2-6 08:32:35

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随着武器系统的跟踪、瞄准和发射对精度的要求日益提高，基础平台的低频微幅振动影响日渐突出，而传统的隔振方法又难以消除此类振动，因此急需探索具有低频微幅隔振能力的稳定平台的设计方法。基于上述应用背景本文开展了基于超磁致伸缩作动器的柔性Stewart隔振平台的设计理论和实验研究，主要内容涉及以下几个方面：首先结合超磁致伸缩材料的非线性本构关系与超磁致伸缩作动器的磁-机耦合动力学方程建立了一种可描述作动器的输入输出关系的动态迟滞响应模型。与实验结果相比，此模型在主动隔振带宽内（小于100Hz）的误差仅为1%左右。在此基础上研究了超磁致伸缩作动器在工作与不工作时的共振频率及其预估方法，并经实验验证了该方法的有效性。针对工作状态的超磁致伸缩作动器，通过不同激励电流幅值与负载工况的动态特性理论分析和实验研究，得到很少受到关注的参数振动特性。为了满足隔振致稳平台的高精度特性，本文对高精度连接结构进行了深入研究，提出一类可用于多自由度微幅隔振平台的对称圆锥曲线切口柔性铰，推导了此类柔性铰转动刚度的一般设计计算公式，基于设计公式分别对影响此类柔性铰转动刚度的设计参数进行了分析，并结合一组通用设计参数对此类柔性铰进行了综合比较在上述分析的基础上提出了此类柔性铰的设计方法，并给出一个依此方法设计的柔性铰实例，通过实验验证了该设计方法的有效性。为了获得满足大扰动对象的微动Stewart平台最佳构型，本文利用数值方法实现了Stewart平台工作空间的求解，并建立了构型优化设计模型，提出一种更易实现的穷举搜索优化算法。基于对关键技术的理论与实验研究，本文最后给出了两类超磁致伸缩柔性Stewart平台的设计方法，一类用于解决大载荷对象的宽频微幅隔振题目，另一类用于解决大扰动工程对象的隔振致稳题目。

超磁致伸缩柔性Stewart平台设计理论与实验研究

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