【摘要】： 本文是大射電望遠(yuǎn)鏡(Large Radio Telescope)饋源艙支撐結(jié)構(gòu)預(yù)研工作的組成部分，主要涉及饋源艙的減振與饋源艙位姿的測量兩部分內(nèi)容。 一．饋源艙的減振是本文的主要工作。利用有限元方法，模擬饋源艙支撐結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，討論了多調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(MTMD)的特性及其在抑制饋源艙振動(dòng)中的應(yīng)用。具體內(nèi)容如下： 1．通過優(yōu)化策略，迭代求解出饋源艙支撐結(jié)構(gòu)的靜平衡位置，可使六根懸索的受力盡可能均勻一致。采用修正的Davenport風(fēng)速譜模擬隨機(jī)風(fēng)，得出了饋源艙支撐結(jié)構(gòu)在不同風(fēng)速作用下的位移時(shí)程。 2．分析了單自由度結(jié)構(gòu)附加MTMD后的頻響特性，討論了MTMD的質(zhì)量、數(shù)量、控制頻帶寬度、阻尼比等因素對減振效果的影響。 3．采用多組MTMD抑制饋源艙的振動(dòng)，分析了MTMD的組數(shù)、頻率、質(zhì)量、阻尼比等因素對饋源艙位移諧響應(yīng)的影響。以基于Davenport風(fēng)速譜的位移諧響應(yīng)根方差為目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用遺傳算法，在頻域上獲得了MTMD的最優(yōu)參數(shù)值。 4．以饋源艙振幅的極小值作為目標(biāo)函數(shù)，采用調(diào)優(yōu)法，在時(shí)域上獲得MTMD的最優(yōu)參數(shù)值。 5．當(dāng)饋源艙在觀測軌跡的不同位置時(shí)，分析了系統(tǒng)在模擬風(fēng)荷作用下的振動(dòng)特性，并討論了MTMD的適用性。 6．當(dāng)饋源艙沿天文觀測軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過Fourier分析確定出MTMD的控制頻帶，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MTMD可有效抑制饋源艙在運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)。 7．當(dāng)饋源艙在不同位置受到?jīng)_擊激勵(lì)時(shí)，分析了MTMD的減振效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用MTMD可有效抑制沖擊激勵(lì)引起的振動(dòng)。 二．為了實(shí)現(xiàn)對饋源艙的高精度控制，需要精確測量饋源艙上不共線的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)時(shí)確定饋源艙的位置和姿態(tài)。本文采用如下兩種測量方法，并對測量結(jié)果進(jìn)行了小波去噪處理： 1．立體視覺測量方法：采用三部CCD攝像機(jī)，每個(gè)攝像機(jī)同時(shí)跟蹤兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，每兩個(gè)攝像機(jī)確定一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)。結(jié)合相關(guān)性跟蹤算法、質(zhì)心跟蹤算法、置信度融合、目標(biāo)和波門預(yù)測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了抗干擾的動(dòng)態(tài)多目標(biāo)跟蹤和高精度測量。 2．激光測量方法：采用三臺(tái)激光全站儀，動(dòng)態(tài)跟蹤并測量饋源艙上三個(gè)棱鏡中心點(diǎn)的坐標(biāo)，并通過坐標(biāo)變換得到饋源艙的位置與姿態(tài)。 西安電子科技大學(xué)博士論文 3.由于立體視覺和激光全站儀測量得到的坐標(biāo)均有誤差，采用小波去噪技 術(shù)降低測量誤差，可更精確地確定饋源艙的位置及運(yùn)行軌跡。 在完成上述理論工作的基礎(chǔ)上，在西安電子科技大學(xué)饋源艙支撐結(jié)構(gòu)50米 室外模型上實(shí)施了大量實(shí)驗(yàn)，取得了眾多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，采用MTMD抑 制饋源艙的振動(dòng)、立體視覺和激光全站儀測量目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)及小波去噪均為有效 的方法，為將來應(yīng)用于500米射電望遠(yuǎn)鏡的減振和測量，奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TH751
【圖文】：

仁1~4」提出了大射電望遠(yuǎn)鏡機(jī)電光一體化創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，計(jì)劃在中國貴州省嘎斯特山谷建設(shè)反射面口徑為500米的大射電望遠(yuǎn)鏡，簡稱LT(LargeRadioTelescope)，如圖1.1所示。在該設(shè)計(jì)方案中，饋源的精確定位是通過粗調(diào)和精調(diào)兩級控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的:由懸索和饋源艙組成的饋源艙支撐結(jié)構(gòu)為粗調(diào)控制系統(tǒng)，當(dāng)饋源艙位于觀測軌跡的一般位置時(shí)，測量裝置實(shí)時(shí)檢測饋源艙的位置和姿態(tài)，反饋至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過控制算法計(jì)算懸索的調(diào)整長度，由六套伺服電機(jī)拖動(dòng)懸索，把饋源艙的定位精度粗調(diào)至分米級;在饋源艙下安裝的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成精調(diào)控制系統(tǒng)，饋源安裝于Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)，如圖1.2，通過調(diào)整六根腿長，可將饋源定位精度精調(diào)至厘米級「習(xí)。圖1.1大射電望遠(yuǎn)鏡光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案

伺服電機(jī)拖動(dòng)懸索，把饋源艙的定位精度粗調(diào)至分米級;在饋源艙下安裝的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成精調(diào)控制系統(tǒng)，饋源安裝于Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)，如圖1.2，通過調(diào)整六根腿長，可將饋源定位精度精調(diào)至厘米級「習(xí)。圖1.1大射電望遠(yuǎn)鏡光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 訾斌;超大型天線饋源指向跟蹤系統(tǒng)的力學(xué)分析及控制研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

本文編號：2739312