望远镜塔架的试验模态分析

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	望远镜塔架的试验模态分析
	李爱爱
学位类型	硕士
导师	杜福嘉
	2017-05
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位专业	工程硕士
关键词	望远镜试验模态分析 Lsce 加权最小二乘迭代法
摘要	为了获得极佳的像质，一般把望远镜安装到较高的空间进行观测。但是，动态风载、弹性地基和机电系统的振动等因素会使得置于塔架之上的望远镜极易受到外界干扰，从而导致偏转和振动，甚至产生共振，影响望远镜的成像质量。大型望远镜振动频率谱主要分布在低频区的0~30Hz之间，如果塔架的振动频率非常接近望远镜的共振频率，那么望远镜的精确跟踪和成像质量将会受到严重的影响。因此，在望远镜塔架的结构设计以及改进过程中，必须进行有效的动态特性分析，而对望远镜塔架系统进行模态试验是分析其抗振性、稳定性及优化其动力学设计的基础。本文具体研究内容如下：（1）在对模态试验进行理论分析的基础上，设计并完成了试验平台的搭建。对试验设备进行选取，确定了试验方法及流程，解决了试验中激振方式、测试点的选取和安装问题。（2）以望远镜塔架模型为研究对象进行振动特性分析。对研究对象进行无参数化模态试验分析，并将分析结果与有限元分析结果进行对比，无参数化模态试验能够得到研究对象较为准确的模态频率，但无法获得比较准确的模态阻尼比以及振型，且试验结果对测试环境比较敏感。（3）提出采用最小二乘复指数法（the Least Square Complex Exponential Method ,LSCE）进行进一步辨识，确定结构的模态频率、阻尼比和模态振型。对于识别过程所衍生的虚假模态通过稳态图来剔除，从而提高模态识别结果的准确性。（4）对于LSCE算法不能识别密集模态的问题提出加权最小二乘迭代法，结果表明加权最小二乘迭代法不仅能够辨识密集模态，并且计算量相比LSCE法较小。（5）对于LSCE法和加权最小二乘迭代法的辨识结果使用频响函数综合的方法进行初级模态模型验证，使用模态判定准则进行二级模态模型验证。本课题采用不同试验模态辨识方法对望远镜塔架结构进行分析，可以达到提高识别精度的目的，从而更加准确认识望远镜塔架的动态性能并优化塔架结构，从而有效提高望远镜成像质量。同时，研究结果为后续望远镜的主动控制减振系统的设计提供数据依据，也可为同类结构的模态试验分析提供参考。
学科领域	控制工程
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1398
专题	学位论文
作者单位	南京天文光学技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	李爱爱. 望远镜塔架的试验模态分析[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.