【摘要】： 本文以國家天文臺500米口徑球面射電望遠鏡FAST項目為應用背景,針對其關鍵技術移動小車式無平臺饋源支撐系統(tǒng),進行動力學與反饋控制一體化仿真研究和測量控制方案研究。論文主要進行了如下三項研究工作: 針對移動小車式無平臺饋源支撐系統(tǒng)中大尺度時變索系和Stewart平臺機構耦合動力學仿真的需要,本文實現(xiàn)了一種大范圍運動一階連續(xù)長索單元,利用它模擬了卷揚鋼索和鋼索過定滑輪的動力學,并在多體動力學框架下實現(xiàn)了時變索系與多剛體組合系統(tǒng)的建模和數(shù)值求解。 為實現(xiàn)射電望遠鏡饋源在大范圍運動中高精度定位和指向的目標,本文提出了直接測量受控平臺位姿的末端反饋控制策略。在驅動索系定位控制的同時,耦合索系張力分配的非線性控制,有效地避免了鋼索虛牽。通過模型實驗和仿真實驗,對大范圍運動驅動索系、指向機構和Stewart平臺三級耦合機械結構的測量控制方案進行了驗證。針對測量數(shù)據(jù)的噪聲問題,本文提出了一種基于頻率分析的實時濾波器。該濾波器在傳統(tǒng)多項式擬合濾波器的基礎上,采用動態(tài)頻率分析和預測技術,使得濾波時滯只有采樣周期的三分之一左右,適合高實時性要求的應用。在柔性懸掛Stewart平臺振動控制實驗中,該濾波器的應用提高了控制效果。 本文構建了一套基于多體動力學的反饋控制仿真系統(tǒng)。對密云50米尺度時變索系驅動饋源小車運動控制實驗,和柔性懸掛Stewart平臺振動控制實驗,進行動力學與反饋控制一體化仿真。仿真結果與物理實驗相符合。利用基于多體動力學的反饋控制仿真系統(tǒng),對500米尺度原型移動小車式無平臺饋源支撐系統(tǒng)進行仿真研究。在大范圍運動時變機械結構和測量控制耦合仿真模型上進行虛擬實驗,優(yōu)化機械結構、控制算法和控制參數(shù),考察風荷載作用下饋源長時間跟蹤觀測的定位和指向控制效果。通過對大量的系統(tǒng)的虛擬反饋控制實驗的結果進行對比和整理,本文工作為FAST饋源支撐系統(tǒng)的方案設計提供了建議和參考。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：P111.44
【圖文】：

案[1, 2]，見圖 1.1。國家天文臺對 FAST 關鍵技術光機電一體化的饋源支撐系統(tǒng)、高精度的測量與研究和模型實驗。迄今，F(xiàn)AST 工程方案的可行性家大科學裝置已經(jīng)立項。

m×5m×2.2m尺度饋源支撐縮尺模型，1999

0m×20m×6m尺度饋源支撐縮尺模型，2001

【引證文獻】

相關期刊論文 前2條

1 李輝;朱文白;潘高峰;;FAST望遠鏡饋源支撐中的力學問題及其研究進展[J];力學進展;2011年02期

2 管皓;孫才紅;;FAST望遠鏡40米模型天文觀測軟件的開發(fā)[J];天文研究與技術;2011年04期

相關博士學位論文 前1條

1 洪迪峰;一維移動介質的多體動力學建模方法研究[D];清華大學;2011年

本文編號：2775318