大型射电望远镜伺服系统的鲁棒控制方法研究

发布时间：2017-09-07 07:16

  本文关键词：大型射电望远镜伺服系统的鲁棒控制方法研究

  更多相关文章： 大口径天线 鲁棒控制 柔性控制 风扰

【摘要】：大口径射电望远镜在深空探测领域有着非常重要的作用,因而得到了广泛应用。深空探测的发展使得对大射电望远镜的探测波段和指向精度等要求越来越高,这使得射电望远镜的建造口径不断增大。而随着射电望远镜口径的增大,其结构柔性增强,基频谐振点降低,一旦受外部激励的影响,天线结构就会产生振荡,从而降低其跟踪精度以及指向精度。另外,天线在指向工作时所受的风扰也会影响系统稳定性及指向跟踪精度。因此,设计天线伺服控制方法,抑制结构的柔性振动,并且使控制系统具有鲁棒性具有重要意义。本文以大射电望远镜为研究对象,设计伺服控制算法。首先,建立天线结构近似动力学模型,求解模型的输出并分析了柔性因素对系统输出的影响。除了天线结构的柔性振动的影响外,我们所建立的理论模型常常含有不确定性,这也会对控制系统的稳定性和性能造成影响。基于天线伺服控制中存在的柔性和模型不确定性问题,本文设计了-9:;*复合控制算法,基于-9:镇定控制器的柔性振动抑制能力和*控制的鲁棒性,可抑结构柔性振动并保证系统的鲁棒性。通过仿真验证了控制方法的有效性。最后,针对天线系统同时存在风扰,模型不确定性影响时的鲁棒控制问题,设计基于鲁棒性波特图的复合控制方法,根据稳定鲁棒性和性能鲁棒性的判据,可将开环波特图划分为满足鲁棒性的可行域及不满足鲁棒性的禁区。设计控制器将系统波特图调整至鲁棒性可行域范围内,可保证系统在扰动不确定性和模型不确定性的影响下保持稳定鲁棒性和性能鲁棒性。通过对柔性尺系统进行仿真实验,验证了所设计的鲁棒性波特图控制方法的有效性。
【关键词】：大口径天线 鲁棒控制 柔性控制 风扰
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH751;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 本课题的研究背景15-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.3 天线伺服控制系统17-20
• 1.3.1 天线伺服系统性能指标17-19
• 1.3.2 天线控制系统结构19-20
• 1.4 本文的主要工作20-21
• 第二章 大型天线近似动力学模型的建立与分析21-37
• 2.1 大型天线近似动力学模型21-32
• 2.1.1 大型天线的结构等效21-22
• 2.1.2 柔性结构的模型22-23
• 2.1.3 模态行列式23-26
• 2.1.4 近似动力学模型状态空间方程26-31
• 2.1.5 近似动力学模型分析31-32
• 2.2 近似动力学模型仿真与求解32-35
• 2.3 本章小结35-37
• 第三章 LQG+H_∞复合控制器的设计37-53
• 3.1 LQG控制方法37-40
• 3.1.1 LQG控制器的详述37-39
• 3.1.2 LQG镇定控制问题39
• 3.1.3 大型天线LQG镇定控制器39-40
• 3.2 鲁棒H_∞控制方法40-46
• 3.2.1 H_∞标准控制问题41-43
• 3.2.2 H_∞控制问题的转化43-46
• 3.3 LQG+H_∞复合控制器的设计与仿真46-51
• 3.3.1 复合控制器的设计46-47
• 3.3.2 仿真结果分析47-51
• 3.4 总结51-53
• 第四章 基于鲁棒性波特图的鲁棒复合控制方法53-69
• 4.1 天线伺服系统中的风扰分析53-55
• 4.2 天线伺服系统不确定性分析55-57
• 4.3 基于鲁棒性波特图的鲁棒控制方法57-61
• 4.3.1 灵敏度函数与系统鲁棒性57-58
• 4.3.2 频域鲁棒可行域和禁区58-59
• 4.3.3 控制器设计思想与步骤59-61
• 4.4 加权函数的选择61
• 4.5 控制器设计与仿真61-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 半实物仿真实验69-75
• 5.1 Quanser半实物仿真平台69
• 5.2 实验具体操作过程和步骤69-70
• 5.3 柔性尺实验70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结和展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 作者简介83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 方勇杰;;模型不确定性对自适应闭环紧急控制设计影响的探讨[J];电力系统自动化;2011年16期

2 葛慧;顾巍巍;尹志刚;;洪水随机模拟中模型不确定性的影响研究[J];水电能源科学;2010年09期

3 丁学恭;;基于模型不确定性鲁棒结构奇异值控制研究[J];自动化技术与应用;2006年10期

4 夏青;蔡洪;张士峰;;舰载软杀伤仿真中模型不确定性分析方法研究[J];现代防御技术;2008年06期

5 徐洋;姜洪洲;丛大成;韩俊伟;;基于LQG/LTR方法的结构主动控制的研究[J];工程力学;2006年07期

6 丁雷;吴敏;曹卫华;;基于T-S模型的透气性鲁棒预测[J];湖南工业大学学报;2007年06期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 吕大刚;宋鹏彦;王光远;;考虑统计与模型不确定性的结构统计可靠度理论[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 蔡洋萍;通货膨胀目标制下基于模型不确定性的最优货币政策研究[D];湖南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 任元昊;大型射电望远镜伺服系统的鲁棒控制方法研究[D];西安电子科技大学;2015年

2 陈财茂;经济增长的决定因素：跨国经验研究[D];华东师范大学;2007年

，

本文编号：808145