發(fā)布時間：2020-04-14 02:19

【摘要】：隨著時代的發(fā)展以及射電天文學的要求不斷提高,射電望遠鏡必然向著高頻段、大口徑趨勢發(fā)展。高頻段的電磁波信號,需要射電望遠鏡有更高的指向精度,不斷增大的口徑導致結(jié)構(gòu)本身的固有頻率愈發(fā)的降低,驅(qū)動柔性與結(jié)構(gòu)柔性不斷增強,此外由于摩擦、齒隙以及風擾的影響,使得高精度指向控制成為工程上的難點。為此本文根據(jù)大射電望遠鏡伺服指向系統(tǒng)的特點,構(gòu)造了雙環(huán)復合控制框架,在此框架的基礎(chǔ)上,對以下內(nèi)容進行了研究:參數(shù)辨識。雙環(huán)復合控制框架包含內(nèi)環(huán)控制器與外環(huán)控制器,其中內(nèi)環(huán)控制器采用PI+LQG控制算法,該算法需要知曉被控對象較為準確的狀態(tài)空間方程,針對這一問題,提出了一種基于非傳統(tǒng)階躍信號的參數(shù)辨識方法。該方法能夠在一定的誤差范圍內(nèi)得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù),進而求出各個物理參數(shù),獲得系統(tǒng)較為準確的狀態(tài)空間方程,同時還能夠辨識出系統(tǒng)的滯后時間。魯棒控制器設(shè)計。大射電望遠鏡工作時受到多種擾動與不確定性因素影響。首先考慮到風力擾動,對其建立了穩(wěn)態(tài)風與隨機風的風擾模型,并且對隨機風進入伺服控制系統(tǒng)的機制進行了研究;不確定性因素中的參數(shù)不確定性可由參數(shù)辨識過程中的誤差范圍得到;最后針對大射電望遠鏡機電伺服系統(tǒng)中存在的各種摩擦齒隙等非線性因素進行了分析。在上述所有因素影響下,為了使系統(tǒng)保持穩(wěn)定且保證足夠高的指向精度,設(shè)計了基于波特圖的魯棒控制器。該控制器的核心思想是將所有不確定因素與擾動體現(xiàn)為系統(tǒng)波特圖的禁區(qū)部分,然后設(shè)計魯棒控制器使系統(tǒng)的頻率響應曲線與禁區(qū)無交叉,達到控制目的。半實物仿真系統(tǒng)實驗。文末在半實物仿真系統(tǒng)上搭建了兩慣量系統(tǒng),分別對提出的參數(shù)辨識方法與魯棒控制器進行實驗。實驗結(jié)果表明在誤差范圍內(nèi)參數(shù)辨識方法能夠較準確的辨識出系統(tǒng)物理參數(shù),魯棒控制器在內(nèi)環(huán)與雙環(huán)條件下均可以抑制不確定性對系統(tǒng)造成的不利影響,并保證足夠高的指向精度。本文通過提出通用化的參數(shù)辨識方法以及魯棒控制算法,為日后QTT項目設(shè)計控制器提供設(shè)計思路與設(shè)計步驟參考。
【圖文】：

年又建成了世界上最大的可旋轉(zhuǎn)拋物面射電望遠鏡。此后世界各國不斷建立起口徑更逡逑大且性能更加先進的全可動旋轉(zhuǎn)拋物面射電望遠鏡［４］，其中比較著名的有，澳大利亞逡逑國家天文臺于１９６１年建造的口徑為６４ｍ的Ｐａｒｋｓ全可動射電望遠鏡［５］，如下圖１．１逡逑所示，該射電望遠鏡在當時的南半球是口徑最大的全可動旋轉(zhuǎn)拋物面射電望遠鏡，它逡逑負擔了絕大部分南半球的天文觀測任務，，對高南緯射電源的觀測甚至成為了它的專利。逡逑其指向精度［６］高達１１角秒，工作波段為０．６－４３ＧＨＺ，總重量接近１０００噸。逡逑圖１．１澳大利亞Ｐａｒｋｓ邋６４ｍ射電望遠鏡逡逑２０世紀６０年代末德意志聯(lián)邦共和國提出要建造口徑１００米且能在毫米波觀測的逡逑可跟蹤射電望遠鏡，最終在Ｅｆｆｅｌｓｂｅｒｇ附近的一個山谷中建起了當時世界上口徑最大逡逑性能最好的超大口徑旋轉(zhuǎn)拋物面射電望遠鏡［７］，覆蓋了邋０．４０８－８６Ｇｈｚ幾乎所有觀測波逡逑段，指向精度高達１０角秒。它的最大創(chuàng)新點在于首次把主動反射面技術(shù)引入射電望逡逑遠鏡的建設(shè)：在精確測量出天線表面變形的情況下，通過在天線表面的每塊金屬板下逡逑面安裝一種特殊的可調(diào)整的支撐結(jié)構(gòu)

逡逑圖１．２德國波恩Ｅｆｆｅｌｓｂｅｒｇ邋１００ｍ射電望遠鏡逡逑１９８８年美國９１．５米口徑的射電望遠鏡坍塌，為此美國國家射電天文臺于２０００逡逑年在美國西弗吉尼亞州的綠岸鎮(zhèn)建成了當今世界上口徑最大的超大口徑全可動旋轉(zhuǎn)逡逑拋物面射電望遠鏡－綠岸射電望遠鏡［８］，簡稱為ＧＢＴ，如下圖１．３所示。它為了獲得更逡逑大的接收面積，采用偏饋結(jié)構(gòu)形式，避免了支撐架和副面造成的遮光。其工作在逡逑０．１－１１６Ｇｈｚ波段，指向精度高達４角秒，總重量約為７６００噸，高約１４８米，用激光逡逑測距系統(tǒng)測出天線表面形變，依靠每塊金屬板四個角上的由計算機控制的小型馬達驅(qū)逡逑動器補償變形誤差，保證反射面不偏離理想拋物面。逡逑圖１．３美國ＧＢＴｌｌＯｍ射電望遠鏡逡逑國內(nèi)射電天文觀測領(lǐng)域起步雖然晚，但是發(fā)展勢頭較為迅猛，先后建造起許多大逡逑型射電望遠鏡。１９８６年中科院上海天文臺在上海佘山建造了邋口徑為２５米的射電望遠逡逑鏡
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P111.44

【參考文獻】

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本文編號：2626748