| 题名 | 基于改进布谷鸟算法的Stewart平台精密标定研究 |
| 作者 | 王瀚 |
| 答辩日期 | 2019-06-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) |
| 授予地点 | 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) |
| 导师 | 曹小涛 |
| 关键词 | 空间相机 Stewart平台 优化标定 布谷鸟算法 |
| 英文摘要 | 空间相机主、次镜之间的位姿误差对成像质量影响重大。次镜调整机构常采用Stewart平台的形式,而Stewart平台标定是提高该机构定位精度的主要手段。本文围绕Stewart平台标定中涉及的数学建模,误差分析,标定算法等环节进行了阐述与仿真分析,并通过标定实验与精度测验实验对整体标定方案进行验证。首先,依据空间向量法建立逆运动学模型,使用迭代优化法建立正运动学模型,并仿真验证了正解模型的正确性;通过构建残差函数将标定问题转化为有界的参数优化问题,并建立优化模型。其次,对运动学模型参数耦合性进行分析,并据此选择标定后平台的定位精度作为标定质量的评价标准;对基于激光跟踪仪的位姿测量方案进行误差分析,阐述了测量误差与坐标系偏差的关系;对待标定的运动学参数进行了相关性分析,将待标定参数维度由传统的42个降至36个,并通过仿真说明了参数降维的合理性。为提高标定优化问题的求解精度,对布谷鸟算法进行了融合单纯形法,加入自适应步长处理,加入限界处理等三项改进,在仿真环境下验证了上述算法改进的有效性。将SMCS算法和VSA-SMCS-TH算法应用于标定仿真,在初始最大误差532.07μm和374.02"的情况下,基于两种算法的参数补偿分别使位姿误差降低了143.8倍和1368.9倍,该结果证明VSA-SMCS-TH算法可适用于高精度标定。最后,对次镜调整Stewart平台样机进行标定实验与精度测验实验。标定实验结果显示:当位姿采样点包括六自由度广义位移的全部正负组合时,可保证标定结果在全行程区域有效;标定后,位姿采样点处的最大位移误差由16.94μm降为7.62μm,精度提高了1.22倍,最大转角误差由123.84"降为8.83",精度提高了近15倍;且非采样处误差与采样点处误差具有相同的数量级。此结果表明,本文研究中的标定方案能有效提高平台定位精度,且标定结果在全工作空间内有效。精度测验实验结果表明,在1mm,0.2°的运动行程内,平台单自由度的定位精度为9.8/1.59/3.41μm,0.8/1.2/2.1",该结果间接说明了本文标定的全行程区域有效性和精准性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 80 |
| DOI标识 | C5001054436086048F2581A48894C9BA |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63911]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王瀚. 基于改进布谷鸟算法的Stewart平台精密标定研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 2019. |
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