针对压电快速倾斜镜的反作用力对有效光学元件的复杂动态耦合干扰问题,提出了基于多体系统的刚柔耦合和基于压电耦合理论的反作用力分析方法,对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿,并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明:压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性,实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%,与数值计算的差异为3.96个百分点。所提的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统的耦合干扰提供借鉴。

激光制导**半实物仿真系统的弹目视线复现精度是评估半实物仿真精度的一项关键参数。在分析弹目视线运动的静态和动态误差来源的基础上, 采用多体系统理论建立了具有明确物理意义的弹目视线运动模型。对正弦、指数和典型战情三种运动过程中的弹目视线角分别进行了仿真计算和实验测试, 利用实测数据对仿真结果进行了对比验证。结果表明: 弹目视线角仿真结果与实测结果误差小于2.68′, 误差均值小于0.30′, 两者具有较好的一致性, 模型能够准确反映弹目视线角的变化规律。

为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度, 提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先, 利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型, 它考虑了各支链柔性空间梁单元的剪切效应, 并能描述柔性梁的大范围非线性弹性变形。然后, 通过分析刚柔耦合动力学模型在求解过程中出现的相容性问题, 结合自然坐标法与理想运动学模型, 提出了瞬态刚体校正法并求出逆动力学模型的稳定数值因果解。最后, 基于该数值解构建并联机构的非线性控制策略, 通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。仿真与实验结果表明: 逆动力学方程组的求解精度为10-6, 约束方程的相容误差为10-8; 与刚性并联机构的控制方法相比, 该方法在圆形轨迹下的最大跟踪误差降低了0.465 mm, 圆度误差降低了0.416 mm。结果表明: 该求解方法解决了闭链机构多体动力学方程的违约问题, 有效地改善了系统的综合收敛性能, 所构建的控制策略提高了并联机构的轨迹跟踪精度。

大型光电望远镜在空间目标探测和天文观测中发挥的作用越来越大,它的探测能力、指向精度是影响其发展的主要因素。首先分析了影响望远镜指向精度的各个误差,然后根据多体系统理论,构造望远镜拓扑结构,在此基础上建立其空间误差指向模型。根据得到的指向误差模型,分析研究了三轴误差对方位测角误差和俯仰测角误差的影响。区别于传统球谐方法,该误差指向模型更全面的综合了各项误差,对进一步的误差分配和误差补偿具有一定的指导意义。

为了提升关节轴承寿命试验机在线磨损量检测的精度, 以自制的关节轴承寿命试验机为研究对象, 对寿命试验机磨损量检测系统进行了分析和建模。介绍了关节轴承磨损量在线检测原理, 分析了影响磨损量检测精度的误差因素。然后以多体系统运动学理论为基础, 建立了关节轴承寿命试验机磨损量检测系统综合误差模型。通过实验检测得到磨损量检测系统由于载荷变化而产生的磨损量检测误差(简称载荷误差), 并依据上述实验参数, 采用有限元仿真的方法对载荷误差实验工况下的综合误差模型进行了验证。实验与计算结果表明, 实验值与计算值最大相差0.028 mm, 除基准值外两者最小误差为0.012 mm。计算值与实验值较为接近, 验证了此工况条件下多体综合误差模型的正确性。

为提高光学自由曲面的加工精度, 本文基于多体系统理论建立了五轴数控研抛机床综合误差模型。采用直接测量方式对各轴的移动误差和转角误差进行重复测量与分析, 发现不同进给速度和测量间距对移动误差和转角误差没有显著影响。把误差数据代入综合误差模型中, 得出研抛机床综合误差在x轴、y轴和z轴轴向上的移动误差和转角误差分量的变化规律, 进而获知线性位移误差是影响综合误差最主要的因素。依据综合误差模型进行补偿实验, 补偿后x轴、y轴和z轴的线性位移误差分别下降88%、89%和84%, 补偿效果显著。实验结果证明本文所提出的综合误差建模及补偿方法具有较高的精度和较好的鲁棒性。

研究了激光制导**对抗半实物仿真系统高重频激光干扰试验中弹干视线角动态模拟过程，分析了弹干视线角模拟精度分析的完整过程。全面分析了影响弹干视线角模拟精度的几何误差、控制误差和光学系统误差源，并采用一种多体系统误差分析建模理论，建立了弹干视线角模拟误差模型。设计了弹干视线角模拟误差实验测试方法，通过误差建模和实验测试相结合可得到弹干视线角模拟误差模型中的误差项。提出了采用残差分析或蒙特卡罗仿真方法进行弹干视线角模拟精度分析，得到视线角模拟误差估计值及变化规律。

火箭发动机喷管三维运动参数的测试是对其精确控制的前提,其校准装置是保证测试精度的关键。本文提出了一种能够直接模拟火箭喷管实际运动并提供标准的位置和运动参数的校准装置,用于火箭喷管三维运动测试的静态和动态校准。在分析火箭喷管运动的基础上,设计了一种新型校准装置的结构。该装置主要由基座、升降台、摇摆台以及喷管标准件组成;具有三个自由度,分别为绕X轴和Y轴的摆动,以及Z轴方向的直线移动。应用多体系统运动学误差理论推导了几何误差源影响校准装置的指向误差和摆心位置误差的公式,分析了几何误差的来源。通过仿真得出了指向误差和摆心位置误差在喷管摆动范围内的分布,指出为满足校准精度,对指向误差影响较大的垂直度误差应控制在15″之内,对摆心位置误差影响较大的相交度误差应控制在80 μm以内。