大口徑、高頻段是當(dāng)今射電望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展趨勢。隨著天線口徑的不斷增大,其結(jié)構(gòu)固有頻率變低、阻尼變小導(dǎo)致伺服帶寬變窄,同時(shí)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(fēng)等因素時(shí),產(chǎn)生的不利影響也會加劇,這些不利因素導(dǎo)致對天線系統(tǒng)的跟蹤控制難度變大。與此同時(shí)在俯仰運(yùn)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(chǎn)生輸出滯后效應(yīng),這將進(jìn)一步使系統(tǒng)跟蹤精度降低、末端振動量增大甚至導(dǎo)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(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵難題。本文以大射電望遠(yuǎn)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(guān)系,在雙環(huán)復(fù)合控制方案的基礎(chǔ)上,提出了一種帕累托前沿優(yōu)化的方法,它能夠?qū)?nèi)環(huán)魯棒控制器和外環(huán)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)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(shí)間和末端振動量的矛盾。大射電望遠(yuǎn)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(chǎn)生滯后效應(yīng)。滯后的存在使得系統(tǒng)控制性能變差,如果滯后時(shí)間過大甚至?xí)鹣到y(tǒng)振蕩乃至不穩(wěn)定。本文主要是根據(jù)滯后時(shí)間和模型設(shè)計(jì)Smith預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)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(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外四個(gè)著名的望遠(yuǎn)鏡

圖 1.1 國外四個(gè)著名的望遠(yuǎn)鏡大口徑射電望遠(yuǎn)鏡不僅可用于射電天文領(lǐng)域，還適用于深空探測領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)中的射電望遠(yuǎn)鏡口徑較大且工作在厘米波段。其中包含有三個(gè)70m口徑的大射電望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡從20世紀(jì)中期開始，我國也先后建造了一大批射電望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡是當(dāng)時(shí)國內(nèi)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(yuǎn)鏡

圖 2.1 大射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)圖射電望遠(yuǎn)鏡主要是由五大部分構(gòu)成。即：主反射面、副反射面、方位座架、俯仰機(jī)構(gòu)和輪軌系統(tǒng)，如圖2.1所示。其中射電望遠(yuǎn)鏡俯仰運(yùn)動的驅(qū)動部分包括伺服電機(jī)、減速箱、扇形大齒輪與主反射面。結(jié)構(gòu)部分包括四組支撐桁架（不同射電望遠(yuǎn)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?dǎo)驅(qū)動力矩使得其隨著主反射面發(fā)生轉(zhuǎn)動。將實(shí)際的大射電望遠(yuǎn)鏡等效為一個(gè)三慣量系統(tǒng)，由驅(qū)動部分與結(jié)構(gòu)部分串聯(lián)構(gòu)成，針對這種兩級子系統(tǒng)串聯(lián)機(jī)構(gòu)，為每一個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的控制器，從而形成了本章的雙環(huán)復(fù)合控制器，其結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2.2 所示：t 1ee t 2e圖 2.2 雙環(huán)復(fù)合控制器框圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]大射電望遠(yuǎn)鏡指向誤差建模分析與設(shè)計(jì)研究[D]. 趙彥.西安電子科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]機(jī)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(xué) 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(xué) 2014
[3]非仿射非線性系統(tǒng)自主構(gòu)架模糊控制的研究[D]. 張濤.西安電子科技大學(xué) 2013
[4]核反應(yīng)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(xué) 2013



本文編號：3146350