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基于索力优化的FAST柔索牵引并联机构的静力学分析被引量：12: 2011年; FAST望远镜的馈源支撑是一个跨度巨大的柔索牵引并联机构,其中可承载用于收集射电波信号的馈源接收机的馈源舱由六根并联的支撑钢索悬挂于空中,并随着6索的协调收/放可在空中大范围缓慢运动。由于支撑钢索的截面尺寸较大,在机构平衡状态下其自重不能忽略。其中一部分钢索还需要悬挂入舱的动力电缆和通讯光缆,因此馈源舱运动范围、馈源舱姿态、各索的张力和索的几何构形均存在着复杂的耦合关系。该文建立了支撑钢索和馈源舱的静力平衡方程,通过引入各索张力均衡分配的优化原则,对舱静力平衡方程进行了优化求解,并获得了各索张力和馈源舱姿态角在轨迹球冠面内的优化计算结果。从各索张力的优化计算结果可推导出各索张力的最大值、最小值和变化趋势。基于馈源舱姿态角的优化计算结果,并结合馈源接收机在焦点位置所必须达到的姿态角控制要求,估算了舱内的AB转轴机构所需要的最小姿态角补偿范围。该文最后分析了支撑塔高度和馈源舱的重心位置对于索张力和馈源舱姿态角在轨迹球冠面内的优化分布计算结果的影响。分析结果表明最大索张力对于支撑塔高度较为敏感且成反比,而舱姿态角对馈源舱的重心位置较为敏感。这两项重要参数均应在未来FAST的设计中进行优化。; 李辉朱文白潘高峰; 关键词：静力学分析索力优化

500m口径球面射电望远镜进舱缆线连接机构的设计及其静力学分析被引量：6: 2010年; 由于500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meters aperture spherical radio telescope,FAST)的馈源舱与地面之间是柔性连接,其包含动力电缆和信号光缆在内的缆线进舱连接机构的设计较为困难。针对FAST馈源舱是由悬索支撑的特殊结构形式,对3种可能的缆线进舱连接机构的设计方案进行分析比较,并从静力学角度分析悬架于支撑索上的缆线质量对于支撑索张力和舱倾斜角所造成的不利影响。为求解舱-索系统的静力学和工作空间优化问题,从3种设计方案中选择进舱连接通道的支撑索悬链线方程进行分析和求解,建立悬链线参数与舱体静力平衡方程的关系。计算结果表明,3种缆线进舱连接机构的设计方案的不利影响均较小,从力学角度均具备可行性条件。; 李辉朱文白潘高峰

FAST健康监测中传感器优化配置的研究进展: 2012年; 500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)是我国在建的世界上最大的单口径射电望远镜。FAST结构庞大、组成复杂、控制困难,因此急需对其进行健康监测。传感器优化配置在健康监测中至关重要,优化方法的选择直接关系到优化计算的效率和可行性。本文基于不同优化方法的基本原理,对目前用于传感器优化布置的几种优化算法的研究进展进行了分类介绍,对传感器优化布置研究中存在的问题进行了分析,并对其发展趋势进行了展望。; 汤为杨清阁孙才红; 关键词：FAST 健康监测传感器优化配置

FAST望远镜外环曲梁的结构方案优化分析: 2013年; FAST望远镜的AB转轴机构相当于具有两个水平正交轴的万向节,用于调整馈源舱内设备的指向角。其外环(A环)曲梁跨度大,承载重,且要求轻质和高刚度。基于弯扭耦合的曲梁理论建立了A环结构的基本微分方程,给出了结构变形挠度与结构参数之间的关系。以结构总重量作为结构优化总目标,以不同倾角下曲梁跨中最大扰度及最大扰度差作为主要约束条件,应用信赖域法对实腹式箱梁和桁架式梁两种结构方案进行了优化计算,并对两种结构方案进行了比较。初步的优化结果表明桁架式梁结构方案具有更轻的结构重量。; 李辉张新宇; 关键词：曲梁结构优化信赖域法

FAST望远镜两轴转向机构结构方案优化被引量：5: 2011年; FAST馈源支撑系统承载和驱动馈源运动,进行对天体的高精度跟踪观测。在实时的定位调整中,两轴转向机构起着辅助调整接收机姿态角的作用。为满足FAST两轴转向机构的重量及刚度要求,选择了一种空间刚架式的结构构型。提出了反映结构柔顺度及重量约束的目标函数,以各类杆件的截面面积以及整个结构的高度、半径等几何参数作为优化变量,采用以无量纲的参数灵敏度为基础,通过一维搜索实现的最速下降法作为优化算法,对不同初始条件下的优化参数进行了优化设计。优化结果偏离度较小,可以认为在一定优化变量范围内达到了目标函数最优解。利用同样的方法,以各个高度控制点高度为优化参数,通过改变控制点高度沿圆环的高度分布得到一种变高度形式的结构方案,经验证变高度结构方案优于等高度结构方案。; 张新宇李辉杨世模; 关键词：结构优化大射电望远镜有限元

FAST望远镜柔性馈源支撑系统的全程仿真研究: 500米口径球面射电望远镜FAST拥有多项创新和关键技术,对于提高我国在天文学领域的研究实力具有重要意义。其中馈源柔索支撑系统是FAST的三项创新之一,具有高精度的馈源定位要求。对馈源柔索支撑系统进行了1:1原型虚拟样机...; 李辉孙京海朱文白潘高峰

500m口径球面射电望远镜柔性馈源支撑系统仿真被引量：4: 2011年; 为给500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)提供设计优化方案,对其柔性馈源支撑系统进行1:1原型虚拟样机的全程仿真.设计整个仿真模型的控制框架和控制算法;分析系统的运动学、动力学和在干扰载荷下的控制精度.整个仿真工作主要分为对舱-索悬挂系统的动力学分析和系统其他机构、单元的控制仿真分析,前者通过有限元法实现,后者通过多体系统动力学方法和机电控制实现.通过对馈源定位的控制精度评估,可更好地为天文观测提供设计优化方案,降低硬件设计和实验的盲目性与成本,加快研究进程.; 李辉孙京海朱文白潘高峰; 关键词：虚拟样机运动学动力学

FAST望远镜馈源支撑中的力学问题及其研究进展被引量：8: 2011年; 500m口径球面射电望远镜FAST拥有多项创新和关键技术,并涉及多个工程学科领域,其中力学在望远镜设备的研制、建设和维护中扮演了非常重要的角色,包括望远镜台址的开挖与支护、反射面系统和馈源支撑系统等的设计均离不开对有关力学问题的分析.本文对十多年来FAST望远镜的馈源支撑系统中与力学方面相关的研究进展进行了全面回顾,重点介绍了当前的研究难点及其有待深入解决的问题.与传统望远镜的刚性馈源支撑相比FAST馈源支撑是一个完全创新的柔性机构,几乎在每一项子系统和机构单元的设计中均存在多种可能的方案设想,需要从中进行优化选择.从力学角度对每一种方案进行性能评估,为最终的方案优化设计提供合理依据也是当前研究工作的一项紧迫任务.; 李辉朱文白潘高峰

大射电望远镜健康监测系统的设计被引量：1: 2011年; 500m口径的大型球面射电望远镜(FAST)是我国在建的世界上最大的单口径射电望远镜。其馈源支撑系统具有空间结构庞大、组成复杂、控制困难的特点,因此急需对其运行过程进行健康监测。健康监测力求对FAST馈源支撑系统结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。本文较系统地阐述大射电望远镜健康监测的新概念,并从FAST工程发展的角度探讨大型射电望远镜监测系统设计的有关问题,以期为监测系统的开发提供借鉴。; 汤为孙才红朱文白李辉管皓; 关键词：FAST 馈源支撑系统健康监测监测系统

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国家自然科学基金(10973023)

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