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次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略

王施相 郭劲 甘新基 王挺峰

王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰. 次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 918003-0918003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
引用本文: 王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰. 次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 918003-0918003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
Wang Shixiang, Guo Jin, Gan Xinji, Wang Tingfeng. Dynamic analysis and control of mini three degree-of-freedom robot applied in laser focusing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 918003-0918003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
Citation: Wang Shixiang, Guo Jin, Gan Xinji, Wang Tingfeng. Dynamic analysis and control of mini three degree-of-freedom robot applied in laser focusing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 918003-0918003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0918003

次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略

doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
基金项目: 

长春市科技计划(长科技合2013270)

详细信息
    作者简介:

    王施相(1991-),男,硕士生,主要从事多自由度并联机构用于激光聚焦方面的研究。Email:wsx2736@163.com

  • 中图分类号: TH741

Dynamic analysis and control of mini three degree-of-freedom robot applied in laser focusing

  • 摘要: 提出了利用一种可实现一个移动和两个转动的小型3自由度(3-DOF)并联机构来支撑并控制次镜,以达到激光精确聚焦目的的方案。通过对小型3-PRS机构的运动模式分析,采用欧拉角描述动平台的运动方式,对其运动学特性做了简要分析。引入该机构连接杆的质量分布因子,利用虚功原理建立了逆动力学模型。基于建立的动力学模型,提出了两种控制策略方案。利用ADAMS/Control模块和MATLAB/Simulink模块联合仿真了该机构的控制精度。最后将该机构应用于实际光路系统中,测量了两种控制方案下该机构控制的调焦次镜对聚焦光斑性能的影响。仿真结果充分证明了该机构完全满足支撑激光聚焦次镜结构的设计要求。
  • [1] Li H, Luo J, Huang C, et al. Design and control of 3-DoF spherical parallel mechanism robot eyes inspired by the binocular vestibule-ocular reflex[J]. Journal of Intelligent Robotic Systems, 2015, 78(3-4):425-441.
    [2] Dumlu A, Erenturk K. Trajectory tracking control for a 3-DOF parallel manipulator using fractional-order control[J]. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2014, 61(7):3417-3426.
    [3] Wu G, Caro S, Bai S, et al. Dynamic modeling and design optimization of a 3-DOF spherical parallel manipulator[J]. Robotics Autonomous Systems, 2014, 62(10):1377-1386.
    [4] Huang Peng, Wang Liping, Guan Liwen, et al. Kinematic performance and accuracy analysis of new type 3-DOF parallel mechanism[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(15):1-7. (in Chinese)黄鹏, 王立平, 关立文, 等. 新型3自由度并联机构运动性能及精度分析[J]. 机械工程学报, 2010, 46(15):1-7.
    [5] Lee K-M, Arjunan S. A three degree of freedom micro-motion in-parallel actuated manipulator[C]//Robotics and Automation, Proceedings, IEEE International Conference on, 1989:1698-1703.
    [6] Carretero J A, Nahon M, Buckham B, et al. Kinematic analysis of a three-DoF parallel mechanism for telescope applications[C]//Proc ASME Design Engineering Technical Conf, 1997.
    [7] Singh Y, Vinoth V, Kiran Y R, et al. Inverse dynamics and control of a 3-DOF planar parallel(U-shaped 3-PPR) manipulator[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2015, 34:164-179.
    [8] Li Y, Xu Q. Dynamic modeling and robust control of a 3-PRC translational parallel kinematic machine[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2009, 25(3):630-640.
    [9] Tsai M S, Yuan W H. Inverse dynamics analysis for a 3-PRS parallel mechanism based on a special decomposition of the reaction forces[J]. Mechanism Machine Theory, 2010, 45:1491-1508.
    [10] Li Y, Xu Q. Kinematic analysis of a 3-PRS parallel manipulator[J]. Robotics Computer Integrated Manufacturing, 2007, 23(4):395-408.
    [11] Lee K-M, Arjunan S. A three degree of freedom micro-motion in-parallel actuated manipulator[C]//Robotics and Automation, Proceedings, IEEE International Conference on, 1989, 3(5):1698-1703.
    [12] Carretero J A, Nahon M, Podhorodeski R P. Workspace analysis of a 3-DOF parallel mechanism[C]//Intelligent Robots and Systems, Proceedings, IEEE/RSJ International Conference on, 1998:1021-1026.
    [13] Spong W M, Vidyasagar M. Robot dynamics and control[J]. Control in Robotics and Automation:Sensor, 1989, 43:88-89.
    [14] Sciavicco L, Siciliano B. Modeling and control of robot manipulators[J]. McGraw-Hill Series in Electrical and Computer Engineering, 1995, 21(1):99-100.
    [15] Liu Y, Li Y. Dynamic modeling and adaptive neural-fuzzy control for nonholonomic mobile manipulators moving on a slope[J]. International Journal of Control Automation and System, 2006, 4(2):197-203.
    [16] Yao B, Xu L. Output feedback adaptive robust control of uncertain linear systems with disturbances[J]. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2006, 128(4):938-945.
    [17] Corless M, Leitmann G. Continuous state feedback guaranteeing uniform. ultimate boundedness for uncertain dynamic systems[J]. Automatic Control, IEEE Transactions on, 1981, 26(5):1139-1144.
    [18] Liu L, Jiang Z, Wang T, et al. The inverse transformation of angular spectrum propagation algorithm and its application to phase retrieval[J]. Journal of Modern Optics, 2014, 62(5):369-376.
  • [1] 丛杉珊, 王升, 孙美娇, 薛志鹏, 杨帆, 王宇, 陈茂胜, 张雷.  具备调焦功能的空间光学载荷支撑结构设计(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210476-1-20210476-7. doi: 10.3788/IRLA20210476
    [2] 刘小涵, 李双成, 李美萱, 张容嘉, 张元.  离轴三反光学系统主三反射镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210025-1-20210025-9. doi: 10.3788/IRLA20210025
    [3] 唐境, 张景旭, 安其昌, 李洪文.  大口径巡天望远镜校正镜弹性体支撑 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200124-20200124. doi: 10.3788/IRLA20200124
    [4] 李晟, 范斌, 王伟刚, 李康.  深低温SiC空间反射镜背部与侧面支撑结构对比 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214003-0214003. doi: 10.3788/IRLA202049.0214003
    [5] 谢文亮, 沈正祥, 余俊, 王占山, 黄帆, 陈昌亚, 范峰.  X射线聚焦望远镜的支撑结构设计与力学实验分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418002-0418002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0418002
    [6] 柯子博, 李延飞, 吴水平, 王洪, 晏磊.  2π空间全天空偏振观测系统研制与验证 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 417002-0417002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0417002
    [7] 马聪, 李威, 张远清, 李晓波, 安明鑫.  深空探测遥感相机支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 618004-0618004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0618004
    [8] 邢昕, 袁伟, 李泽汉, 薛冰, 小林孝嘉, 杜鹃, 赵元安, 冷雨欣, 邵建达.  飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106005-1106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106005
    [9] 王肖伊, 王琪, 李赟玺, 杨亚非.  外参数激励MOEMS扫描镜动力学过程与追踪控制 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 920004-0920004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0920004
    [10] 程龙, 王栋, 谷松, 高飞, 杨林, 李林.  星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
    [11] 侯重远, 李恒年, 杨元, 路毅.  地面强激光操控空间碎片避碰的控制策略 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329003-0329003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0329003
    [12] 谢军, 何锋赟, 王晶, 高阁, 赵天骄, 刘震宇.  经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 132-137. doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
    [13] 李林, 王栋, 谭陆洋, 孔林, 杨洪波.  微小卫星天线与飞轮共支撑结构优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018008-1018008(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018008
    [14] 袁健, 沙巍, 任建岳.  空间相机用变形镜的支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 718001-0718001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0718001
    [15] 方楚, 郭劲, 徐新行, 王挺峰.  压电陶瓷驱动FSM三自由度柔性支撑设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2987-2994.
    [16] 王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰.  激光聚焦次镜支撑小型三自由度机构运动分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3627-3633.
    [17] 汪宝旭, 朱明智, 陈晓娟, 王美聪, 吴文凯.  三自由度柔性镜框结构力学性能分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3998-4005.
    [18] 孙敬伟, 吴小霞, 吕天宇, 李剑锋.  400 mm跟踪望远镜结构设计和分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2568-2575.
    [19] 丁玲, 王涛, 杨洪波, 贾宏光.  高精度标准镜支撑结构的研究与设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1172-1175.
    [20] 安其昌, 张景旭, 张丽敏.  望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2115-2119.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-12
  • 修回日期:  2016-02-17
  • 刊出日期:  2016-09-25

次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略

doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
    作者简介:

    王施相(1991-),男,硕士生,主要从事多自由度并联机构用于激光聚焦方面的研究。Email:wsx2736@163.com

基金项目:

长春市科技计划(长科技合2013270)

  • 中图分类号: TH741

摘要: 提出了利用一种可实现一个移动和两个转动的小型3自由度(3-DOF)并联机构来支撑并控制次镜,以达到激光精确聚焦目的的方案。通过对小型3-PRS机构的运动模式分析,采用欧拉角描述动平台的运动方式,对其运动学特性做了简要分析。引入该机构连接杆的质量分布因子,利用虚功原理建立了逆动力学模型。基于建立的动力学模型,提出了两种控制策略方案。利用ADAMS/Control模块和MATLAB/Simulink模块联合仿真了该机构的控制精度。最后将该机构应用于实际光路系统中,测量了两种控制方案下该机构控制的调焦次镜对聚焦光斑性能的影响。仿真结果充分证明了该机构完全满足支撑激光聚焦次镜结构的设计要求。

English Abstract

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