大口徑、高頻段是當今射電望遠鏡的發(fā)展趨勢。隨著天線口徑的不斷增大,其結構固有頻率變低、阻尼變小導致伺服帶寬變窄,同時高頻段對系統(tǒng)指向精度又提出了更高的要求。此外,大口徑天線在受到外部環(huán)境干擾如陣風等因素時,產生的不利影響也會加劇,這些不利因素導致對天線系統(tǒng)的跟蹤控制難度變大。與此同時在俯仰運動過程中摩擦力矩、未建模幾何非線性動力特性以及大慣量,使得系統(tǒng)產生輸出滯后效應,這將進一步使系統(tǒng)跟蹤精度降低、末端振動量增大甚至導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此,高精度指向控制問題已成為工程實現(xiàn)的關鍵難題。本文以大射電望遠鏡為研究對象,針對系統(tǒng)的快速性和平穩(wěn)性之間的矛盾關系,在雙環(huán)復合控制方案的基礎上,提出了一種帕累托前沿優(yōu)化的方法,它能夠對內環(huán)魯棒控制器和外環(huán)PID控制器的參數(shù)進行優(yōu)化,從而達到尋找合適控制器參數(shù)的目的。該方法主要是針對上升時間和末端振動量的矛盾。大射電望遠鏡系統(tǒng)中存在大慣量、間隙、摩擦以及擾動,這些因素會使系統(tǒng)產生滯后效應。滯后的存在使得系統(tǒng)控制性能變差,如果滯后時間過大甚至會引起系統(tǒng)振蕩乃至不穩(wěn)定。本文主要是根據(jù)滯后時間和模型設計Smith預估器進行補償,該方法的原理是將滯后環(huán)節(jié)移動到閉環(huán)... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外四個著名的望遠鏡

圖 1.1 國外四個著名的望遠鏡大口徑射電望遠鏡不僅可用于射電天文領域，還適用于深空探測領域。例如1961年建成的Parkes（如圖1.2所示），它的作用是收集射電波。美國宇航局深空探測網絡中的射電望遠鏡口徑較大且工作在厘米波段。其中包含有三個70m口徑的大射電望遠鏡，它們既能發(fā)射信號也能收到射電波[18]。圖 1.2 澳大利亞 Parkes 望遠鏡從20世紀中期開始，我國也先后建造了一大批射電望遠鏡。密云站作為我國射電天文的搖籃，自1966年起到1983年間，一共建造了28座，單口徑是9米的天線，形成了總長是1160米的密云米波綜合孔徑陣列。并且在這里建造的50米望遠鏡是當時國內最大口徑的天線。1990年在青海建造了口徑是13.7米的射電望遠鏡

圖 2.1 大射電望遠鏡結構圖射電望遠鏡主要是由五大部分構成。即：主反射面、副反射面、方位座架、俯仰機構和輪軌系統(tǒng)，如圖2.1所示。其中射電望遠鏡俯仰運動的驅動部分包括伺服電機、減速箱、扇形大齒輪與主反射面。結構部分包括四組支撐桁架（不同射電望遠鏡支撐桁架數(shù)目不同）和副反射面。支撐桁架作為支撐系統(tǒng)向副反射面?zhèn)鲗寗恿厥沟闷潆S著主反射面發(fā)生轉動。將實際的大射電望遠鏡等效為一個三慣量系統(tǒng)，由驅動部分與結構部分串聯(lián)構成，針對這種兩級子系統(tǒng)串聯(lián)機構，為每一個子系統(tǒng)設計一個相應的控制器，從而形成了本章的雙環(huán)復合控制器，其結構框圖如下圖 2.2 所示：t 1ee t 2e圖 2.2 雙環(huán)復合控制器框圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]帶純滯后環(huán)節(jié)系統(tǒng)的內�？刂萍胺抡嫜芯縖J]. 袁丹鶴.  科學技術創(chuàng)新. 2018(24)
[4]基于觀測器的上面級姿控發(fā)動機時間滯后補償控制方法[J]. 陳海朋,于亞男,余薛浩,黃飛.  上海航天. 2018(04)
[5]數(shù)字PID控制在天線伺服系統(tǒng)中的應用[J]. 田建濤.  長沙航空職業(yè)技術學院學報. 2018(02)
[6]南仁東 以命相搏為“天眼”[J].   科學大觀園. 2018(Z1)
[7]基于模糊的框架變形重構的應變測量修正[J]. 潘興琳,保宏,張旭東.  振動.測試與診斷. 2018(02)
[8]500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）[J]. 謝百明.  電力大數(shù)據(jù). 2017(11)
[9]基于自抗擾控制的雙環(huán)伺服系統(tǒng)[J]. 劉春強,駱光照,涂文聰,萬浩.  中國電機工程學報. 2017(23)
[10]110m大射電望遠鏡的兩自由度復合控制器設計[J]. 李鵬,保宏,尉勝騰,許謙.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2017(05)

博士論文
[1]大射電望遠鏡指向誤差建模分析與設計研究[D]. 趙彥.西安電子科技大學 2008

碩士論文
[1]機電伺服系統(tǒng)魯棒控制方法研究[D]. 侯德鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]基于子空間法的大型天線伺服系統(tǒng)建模研究[D]. 朱啟昌.西安電子科技大學 2014
[3]非仿射非線性系統(tǒng)自主構架模糊控制的研究[D]. 張濤.西安電子科技大學 2013
[4]核反應堆功率的模糊魯棒控制系統(tǒng)研究[D]. 劉磊.哈爾濱工程大學 2013



本文編號：3146350