大射电望远镜高精度指向控制滞后补偿方法研究
发布时间：2021-04-18 23:16
大口径、高频段是当今射电望远镜的发展趋势。随着天线口径的不断增大,其结构固有频率变低、阻尼变小导致伺服带宽变窄,同时高频段对系统指向精度又提出了更高的要求。此外,大口径天线在受到外部环境干扰如阵风等因素时,产生的不利影响也会加剧,这些不利因素导致对天线系统的跟踪控制难度变大。与此同时在俯仰运动过程中摩擦力矩、未建模几何非线性动力特性以及大惯量,使得系统产生输出滞后效应,这将进一步使系统跟踪精度降低、末端振动量增大甚至导致系统不稳定。因此,高精度指向控制问题已成为工程实现的关键难题。本文以大射电望远镜为研究对象,针对系统的快速性和平稳性之间的矛盾关系,在双环复合控制方案的基础上,提出了一种帕累托前沿优化的方法,它能够对内环鲁棒控制器和外环PID控制器的参数进行优化,从而达到寻找合适控制器参数的目的。该方法主要是针对上升时间和末端振动量的矛盾。大射电望远镜系统中存在大惯量、间隙、摩擦以及扰动,这些因素会使系统产生滞后效应。滞后的存在使得系统控制性能变差,如果滞后时间过大甚至会引起系统振荡乃至不稳定。本文主要是根据滞后时间和模型设计Smith预估器进行补偿,该方法的原理是将滞后环节移动到闭环...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外四个著名的望远镜
图 1.1 国外四个著名的望远镜大口径射电望远镜不仅可用于射电天文领域，还适用于深空探测领域。例如1961年建成的Parkes（如图1.2所示），它的作用是收集射电波。美国宇航局深空探测网络中的射电望远镜口径较大且工作在厘米波段。其中包含有三个70m口径的大射电望远镜，它们既能发射信号也能收到射电波[18]。图 1.2 澳大利亚 Parkes 望远镜从20世纪中期开始，我国也先后建造了一大批射电望远镜。密云站作为我国射电天文的摇篮，自1966年起到1983年间，一共建造了28座，单口径是9米的天线，形成了总长是1160米的密云米波综合孔径阵列。并且在这里建造的50米望远镜是当时国内最大口径的天线。1990年在青海建造了口径是13.7米的射电望远镜
图 2.1 大射电望远镜结构图射电望远镜主要是由五大部分构成。即：主反射面、副反射面、方位座架、俯仰机构和轮轨系统，如图2.1所示。其中射电望远镜俯仰运动的驱动部分包括伺服电机、减速箱、扇形大齿轮与主反射面。结构部分包括四组支撑桁架（不同射电望远镜支撑桁架数目不同）和副反射面。支撑桁架作为支撑系统向副反射面传导驱动力矩使得其随着主反射面发生转动。将实际的大射电望远镜等效为一个三惯量系统，由驱动部分与结构部分串联构成，针对这种两级子系统串联机构，为每一个子系统设计一个相应的控制器，从而形成了本章的双环复合控制器，其结构框图如下图 2.2 所示：t 1ee t 2e图 2.2 双环复合控制器框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进型Smith预估器的同步施工网络控制系统[J]. 卞永明,杨濛,方晓骏,崔微微. 振动.测试与诊断. 2018(05)
[2]基于TSA的非线性神经网络预测控制[J]. 姜雪莹,施惠元,苏成利,李平. 应用科学学报. 2018(05)
[3]带纯滞后环节系统的内模控制及仿真研究[J]. 袁丹鹤. 科学技术创新. 2018(24)
[4]基于观测器的上面级姿控发动机时间滞后补偿控制方法[J]. 陈海朋,于亚男,余薛浩,黄飞. 上海航天. 2018(04)
[5]数字PID控制在天线伺服系统中的应用[J]. 田建涛. 长沙航空职业技术学院学报. 2018(02)
[6]南仁东 以命相搏为“天眼”[J]. 科学大观园. 2018(Z1)
[7]基于模糊的框架变形重构的应变测量修正[J]. 潘兴琳,保宏,张旭东. 振动.测试与诊断. 2018(02)
[8]500米口径球面射电望远镜（FAST）[J]. 谢百明. 电力大数据. 2017(11)
[9]基于自抗扰控制的双环伺服系统[J]. 刘春强,骆光照,涂文聪,万浩. 中国电机工程学报. 2017(23)
[10]110m大射电望远镜的两自由度复合控制器设计[J]. 李鹏,保宏,尉胜腾,许谦. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(05)
博士论文
[1]大射电望远镜指向误差建模分析与设计研究[D]. 赵彦.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]机电伺服系统鲁棒控制方法研究[D]. 侯德鑫.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于子空间法的大型天线伺服系统建模研究[D]. 朱启昌.西安电子科技大学 2014
[3]非仿射非线性系统自主构架模糊控制的研究[D]. 张涛.西安电子科技大学 2013
[4]核反应堆功率的模糊鲁棒控制系统研究[D]. 刘磊.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3146350
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外四个著名的望远镜
图 1.1 国外四个著名的望远镜大口径射电望远镜不仅可用于射电天文领域，还适用于深空探测领域。例如1961年建成的Parkes（如图1.2所示），它的作用是收集射电波。美国宇航局深空探测网络中的射电望远镜口径较大且工作在厘米波段。其中包含有三个70m口径的大射电望远镜，它们既能发射信号也能收到射电波[18]。图 1.2 澳大利亚 Parkes 望远镜从20世纪中期开始，我国也先后建造了一大批射电望远镜。密云站作为我国射电天文的摇篮，自1966年起到1983年间，一共建造了28座，单口径是9米的天线，形成了总长是1160米的密云米波综合孔径阵列。并且在这里建造的50米望远镜是当时国内最大口径的天线。1990年在青海建造了口径是13.7米的射电望远镜
图 2.1 大射电望远镜结构图射电望远镜主要是由五大部分构成。即：主反射面、副反射面、方位座架、俯仰机构和轮轨系统，如图2.1所示。其中射电望远镜俯仰运动的驱动部分包括伺服电机、减速箱、扇形大齿轮与主反射面。结构部分包括四组支撑桁架（不同射电望远镜支撑桁架数目不同）和副反射面。支撑桁架作为支撑系统向副反射面传导驱动力矩使得其随着主反射面发生转动。将实际的大射电望远镜等效为一个三惯量系统，由驱动部分与结构部分串联构成，针对这种两级子系统串联机构，为每一个子系统设计一个相应的控制器，从而形成了本章的双环复合控制器，其结构框图如下图 2.2 所示：t 1ee t 2e图 2.2 双环复合控制器框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进型Smith预估器的同步施工网络控制系统[J]. 卞永明,杨濛,方晓骏,崔微微. 振动.测试与诊断. 2018(05)
[2]基于TSA的非线性神经网络预测控制[J]. 姜雪莹,施惠元,苏成利,李平. 应用科学学报. 2018(05)
[3]带纯滞后环节系统的内模控制及仿真研究[J]. 袁丹鹤. 科学技术创新. 2018(24)
[4]基于观测器的上面级姿控发动机时间滞后补偿控制方法[J]. 陈海朋,于亚男,余薛浩,黄飞. 上海航天. 2018(04)
[5]数字PID控制在天线伺服系统中的应用[J]. 田建涛. 长沙航空职业技术学院学报. 2018(02)
[6]南仁东 以命相搏为“天眼”[J]. 科学大观园. 2018(Z1)
[7]基于模糊的框架变形重构的应变测量修正[J]. 潘兴琳,保宏,张旭东. 振动.测试与诊断. 2018(02)
[8]500米口径球面射电望远镜（FAST）[J]. 谢百明. 电力大数据. 2017(11)
[9]基于自抗扰控制的双环伺服系统[J]. 刘春强,骆光照,涂文聪,万浩. 中国电机工程学报. 2017(23)
[10]110m大射电望远镜的两自由度复合控制器设计[J]. 李鹏,保宏,尉胜腾,许谦. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(05)
博士论文
[1]大射电望远镜指向误差建模分析与设计研究[D]. 赵彦.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]机电伺服系统鲁棒控制方法研究[D]. 侯德鑫.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于子空间法的大型天线伺服系统建模研究[D]. 朱启昌.西安电子科技大学 2014
[3]非仿射非线性系统自主构架模糊控制的研究[D]. 张涛.西安电子科技大学 2013
[4]核反应堆功率的模糊鲁棒控制系统研究[D]. 刘磊.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3146350
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