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《中国科学院长春光学精密机械与物理研究所》 2017年
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光电稳定平台的减振技术研究

李林  
【摘要】:无人机飞行平台对成像载荷的扰动一般包括角运动和线振动。为了实现高精度成像,需要将这两种扰动进行隔离。无人机光电稳定平台的主要任务就是有效隔离飞行平台所受各种扰动,其框架控制系统实时隔离飞机姿态角运动,隔振系统隔离飞行平台的高频线振动。无人机作业中如不采取隔振措施,将导致系统成像对比度变差和图像清晰度下降。因此,基于飞行环境条件下的隔振系统设计是无人机稳定平台研制的重要任务之一。为了提高光电稳定平台的精确性和稳定性,本文根据在飞行实验中获得的稳定平台振动数据,设计了一套被动隔振系统,并通过仿真和试验验证了该隔振系统设计工作的有效性。首先,通过飞行实验,获得了光电稳定平台安装位置的振动数据,并处理得到其功率谱曲线。采用减震器并联的方式,以振动传递率为评价指标,设计了稳定平台隔振系统的刚度、阻尼等参数和安装布局形式。其次,利用MSC.PATRAN/NASTRAN软件,建立了稳定平台主要框架和稳定平台整体结构的有限元模型,并进行了模态分析和静力学分析,校核了主要结构和整体结构的强度、刚度特性,得到了系统的整体模态信息和柔性体数据,为进一步的动力学仿真提供了数据。再次,利用ADAMS软件分别进行了刚体动力学仿真和刚柔混合动力学仿真,得到了不同阻尼情况下的扫频曲线以及真实振动数据输入下的随机振动曲线。相比较刚体动力学分析结果,刚柔混合模型中的稳定平台一阶阵型和振动信号发生了共振,其仿真结果更为真实可靠,同时还研究总结了阻尼对共振区和非共振区振动情况的影响。而后,为了评价不同阻尼情况下稳定平台随机振动的总输出值,在ADAMS刚柔混合动力学模型中输入时域随机振动信号,得到时域上的振动加速度曲线,并通过积分得到一定时间内的速度变化量,并以此作为随机振动总的输出功率的评价指标,确定隔振系统在阻尼比为0.4时隔振效果更好,此时刚柔混合模型的隔振效率达到了90%,而刚体模型的隔振效率高于70%。最后,通过振动台试验,得到稳定平台正弦扫频曲线和随机振动曲线,该隔振系统总的隔振效率达到了80%,验证了隔振理论以及仿真分析结果。
【学位授予单位】: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
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V279

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【参考文献】
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