大射电望远镜馈源舱支撑结构的减振与测量

发布时间：2020-07-03 06:23

【摘要】： 本文是大射电望远镜(Large Radio Telescope)馈源舱支撑结构预研工作的组成部分，主要涉及馈源舱的减振与馈源舱位姿的测量两部分内容。 一．馈源舱的减振是本文的主要工作。利用有限元方法，模拟馈源舱支撑结构在风荷作用下的动力响应，在此基础上，讨论了多调谐质量阻尼器(MTMD)的特性及其在抑制馈源舱振动中的应用。具体内容如下： 1．通过优化策略，迭代求解出馈源舱支撑结构的静平衡位置，可使六根悬索的受力尽可能均匀一致。采用修正的Davenport风速谱模拟随机风，得出了馈源舱支撑结构在不同风速作用下的位移时程。 2．分析了单自由度结构附加MTMD后的频响特性，讨论了MTMD的质量、数量、控制频带宽度、阻尼比等因素对减振效果的影响。 3．采用多组MTMD抑制馈源舱的振动，分析了MTMD的组数、频率、质量、阻尼比等因素对馈源舱位移谐响应的影响。以基于Davenport风速谱的位移谐响应根方差为目标函数，应用遗传算法，在频域上获得了MTMD的最优参数值。 4．以馈源舱振幅的极小值作为目标函数，采用调优法，在时域上获得MTMD的最优参数值。 5．当馈源舱在观测轨迹的不同位置时，分析了系统在模拟风荷作用下的振动特性，并讨论了MTMD的适用性。 6．当馈源舱沿天文观测轨迹运动时，通过Fourier分析确定出MTMD的控制频带，实验结果表明，MTMD可有效抑制馈源舱在运动过程中的振动。 7．当馈源舱在不同位置受到冲击激励时，分析了MTMD的减振效果，实验结果表明，采用MTMD可有效抑制冲击激励引起的振动。 二．为了实现对馈源舱的高精度控制，需要精确测量馈源舱上不共线的三个目标点的坐标，实时确定馈源舱的位置和姿态。本文采用如下两种测量方法，并对测量结果进行了小波去噪处理： 1．立体视觉测量方法：采用三部CCD摄像机，每个摄像机同时跟踪两个目标点，每两个摄像机确定一个目标点的世界坐标。结合相关性跟踪算法、质心跟踪算法、置信度融合、目标和波门预测等技术，实现了抗干扰的动态多目标跟踪和高精度测量。 2．激光测量方法：采用三台激光全站仪，动态跟踪并测量馈源舱上三个棱镜中心点的坐标，并通过坐标变换得到馈源舱的位置与姿态。 西安电子科技大学博士论文 3.由于立体视觉和激光全站仪测量得到的坐标均有误差，采用小波去噪技 术降低测量误差，可更精确地确定馈源舱的位置及运行轨迹。 在完成上述理论工作的基础上，在西安电子科技大学馈源舱支撑结构50米 室外模型上实施了大量实验，取得了众多实验数据，结果表明，采用MTMD抑 制馈源舱的振动、立体视觉和激光全站仪测量目标点的坐标及小波去噪均为有效 的方法，为将来应用于500米射电望远镜的减振和测量，奠定了一定的理论基础。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH751
【图文】：

仁1~4」提出了大射电望远镜机电光一体化创新设计方案，计划在中国贵州省嘎斯特山谷建设反射面口径为500米的大射电望远镜，简称LT(LargeRadioTelescope)，如图1.1所示。在该设计方案中，馈源的精确定位是通过粗调和精调两级控制系统实现的:由悬索和馈源舱组成的馈源舱支撑结构为粗调控制系统，当馈源舱位于观测轨迹的一般位置时，测量装置实时检测馈源舱的位置和姿态，反馈至主控计算机，主控计算机通过控制算法计算悬索的调整长度，由六套伺服电机拖动悬索，把馈源舱的定位精度粗调至分米级;在馈源舱下安装的Stewart并联机构及其驱动设备组成精调控制系统，馈源安装于Stewart并联机构的下平台，如图1.2，通过调整六根腿长，可将馈源定位精度精调至厘米级「习。图1.1大射电望远镜光机电一体化设计方案

伺服电机拖动悬索，把馈源舱的定位精度粗调至分米级;在馈源舱下安装的Stewart并联机构及其驱动设备组成精调控制系统，馈源安装于Stewart并联机构的下平台，如图1.2，通过调整六根腿长，可将馈源定位精度精调至厘米级「习。图1.1大射电望远镜光机电一体化设计方案

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 訾斌;超大型天线馈源指向跟踪系统的力学分析及控制研究[D];西安电子科技大学;2007年

本文编号：2739312