복합 구동 유연 지향 플랫폼 최적 설계 및 분석

YANG Jian ,  

HAO Guangbo ,  

YAN Peng ,  

摘要

우주 광학 기기의 다양한 작업 조건에서 각도 정밀 조정 문제를 해결하기 위해 압전-전자기 복합 구동 대칭 과구속 유연 지향 플랫폼을 설계하였다. 탄성 빔, 의사 강체 이론 및 전달 행렬을 기반으로 복합 구동 유연 지향 플랫폼의 각 강성 분석 모델을 구축하였다. 유한 요소 및 실험을 통해 플랫폼 이론 각 강도 결과의 정확성을 검증하였으며, 이론적 해석 방정식을 통해 재료 및 주요 기하학적 매개변수와 플랫폼 운동 특성 간의 매핑 관계를 분석하였다. 플랫폼의 전달비 및 고유 진동수를 강화하기 위해 유한 요소 방법을 사용하여 초기 구조 설계에 토폴로지 최적화를 수행하였으며, 하중 변화가 지향 플랫폼의 편벽 각도, 전달비 및 축 간 결합 등 운동 성능에 미치는 영향을 비교 연구하였다. 마지막으로 가공된 실험용 시제품을 통해 복합 구동 지향 플랫폼의 성능을 테스트하였다. 유한 요소 및 실험 결과는 토폴로지 구조가 초기 구조에 비해 기능 방향에서 고유 진동수가 각각 168.99% 및 170.00% 상승하였고, 각 강성이 평균 15.33% 향상되었으며, 최대 기생 결합 비율이 20.29% 감소했음을 보여주었다; 동시에 통전 코일은 지향 플랫폼의 편벽 각도를 효과적으로 조절하여 플랫폼 하중에 의한 편견 손실을 저항할 수 있었다. 유한 요소 및 실험 결과를 종합하여 제안된 플랫폼 설계 방안은 높은 동작 주파수와 고정밀 위치 지정 성능을 동시에 구현할 수 있음을 밝혔다.

关键词

과구속 구성; 전자기; 압전 구동; 토폴로지 최적화; 정밀 위치 결정

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