大口径光学望远镜油垫非线性干扰的检测与抑制

研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因;综合采用加速度计法和编码器法,精确测得了油垫的非线性干扰频率;通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换（FFT）曲线,提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后,采用Notch数字滤波器,将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时,可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后,给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5 m天文望远镜的实验结果表明：通过检测并抑制油垫0.825 Hz的主要干扰,望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下,方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″,PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置,该方法灵活、简单、通用性好。     

望远镜主转动框架设计分析方法

利用有限元方法，完成对望远镜主转动框架的结构静力分析和模态分析。并利用有限元中建立刚性区和坐标变换等方法进行了简化模型。阐述了基于有限元分析的结构模型的建立及简化处理过程，利用ANSYS软件完成了静力及模态分析计算，通过分析的结果为工程实际提供参考和建议，为主转动框架的分析提供了一种新的思路。     

大口径射电望远镜结构的保型设计

发展空间科学,探索宇宙的奥秘,是我国航天科技发展的目标。作为射电天文学主要探测工具的射电望远镜,为适应深空探测的需求,高精度、大口径是其发展的必然方向。大口径射电望远镜结构系统的设计对整个系统设计起着决定性的作用。文中详细阐述了望远镜结构由刚性设计向柔性设计发展的必要性,介绍了望远镜结构保型设计的原理及其在世界知名大型射电望远镜结构设计中的成功应用,并结合我国最大口径的66 m天线的设计实践,证明了该设计方法的科学性与先进性。     

2m望远镜主轴交流伺服控制系统设计

为了满足2m口径望远镜低速跟踪精度的要求,本文主要介绍了基于永磁同步力矩电机的望远镜交流伺服控制系统设计方法,首先,辨识出了系统结构的频率特性曲线;其次,根据系统的频率特性曲线设计了结构滤波器,以减小结构模态引起的谐振幅值;然后,根据系统的控制性能指标要求,设计了位置回路控制器和前馈控制器,以提高系统的位置跟踪性能;最后,在设计的硬件平台上进行了望远镜转台的低速控制实验。实验结果显示,当望远镜跟踪斜率为0.36″/s的位置斜坡曲线时,速度平稳性较好,位置跟踪误差RMS为0.006 1″,实现了极低速度跟踪的效果;在速度为5°/s,加速度为2°/s2条件下的正弦引导最大误差值为0.3″,稳态误差RMS值为0.066″。实验结果表明,2m口径望远镜交流伺服系统的设计满足了系统跟踪精度的要求,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供了一定的参考。     

大型射电望远镜宏-微机器人系统初始状态的标定

为了保证大型射电望远镜馈源对射电源目标的动态跟踪定位精度 ,对馈源宏 微机器人复合运动控制系统进行了基础标定。首先 ,借助于悬索长度与张力的一一对应关系 ,通过调控悬索伺服系统零位时的电机转矩 ,标定了舱索宏机器人系统的零位索长。然后 ,借助于Leica全站仪 ,标定了Stewart平台微机器人系统虎克铰在馈源舱局部坐标系中的坐标。两个模型运动控制实验结果表明 ,对宏微两级系统的标定是必要和有效的     

大射电望远镜新构型的结构优化设计、虚牵索的抑制分析及风致振动实验研究

大射电望远镜馈源柔索支撑系统是一类大跨度柔索并联机器人(WDPR)。为了抑制悬索虚牵和馈源舱的风致振动,提出了在此机器人的动平台上增加盛液容器的结构新方案。首先,运用Guldin定理确定轮胎状附加容器中液体体积在并联机器人的不同俯仰角度处的静态分布规律,进而建立此机构的力学模型;其次,建立WDPR非线性两层优化模型,并应用遗传算法获得LT500 m附加容器结构的优化参数;最后,从数值分析和实验两种途径分别检验新方案克服悬索虚牵和抑制风振的效果。分析与实验结果表明与原构型相比,该结构方案能够抑制悬索的虚牵和风致振动。     

25 m射电望远镜俯仰系统的全过程建模

最优控制可有效提高大射电望远镜的指向精度,但其控制器设计需要精确的被控对象模型。为此,文中依据其有限元模型,建立了俯仰系统从电机到副面运动的全过程模型。首先,应用模态坐标法建立了大齿轮和主反射面模型,体现了结构主体刚柔混合特性;然后,应用Euler-Bernoulli梁方程式推导了副面撑杆和副面模型,反映了结构末端柔性;最后,通过仿真分析验证了该建模方法的准确性和有效性。与目前已有的射电望远镜建模方法相比,该方法的优点在于在天线设计阶段就可模拟各部分的实际运转状况,可提前发现不足。     

基于MatLab的天文望远镜电机调速系统的仿真与分析

针对电机的控制在天文望远镜中占有很大的比重,基于MatLab对天文望远镜电机调速系统进行建模、分析与仿真,并对仿真结果进行了分析。通过仿真,可以直观、快速地分析系统的性能,并能灵活改变系统的结构和参数,以达到系统的优化设计。     

基于物理规划的Stewart平台多目标优化

应用物理规划方法对500米口径球面射电望远镜(FAST)精调 Stewart 平台进行了多目标优化设计.根据 Stewart 平台的设计准则,将 Stewart 平台的运动精度、重量和工作效率作为目标函数,构造了相应的以目标函数为变量的偏好函数,建立了基于物理规划的多目标优化模型,采用遗传算法对该优化问题进行求解.结果表明,物理规划避免了基于权重的多目标优化方法中权系数难以确定的问题,有效地给出了优化问题的 Pareto 解.     

望远镜系统的结构设计及有限元分析

本文对R-C望远镜系统的结构作了深入的研究,完成R-C望远镜系统的结构设计,并对整体结构进行有限元分析.通过模态分析得到总体结构的第一阶频率为183.39Hz,高于系统要求的100Hz,在热分析中得到因温度变化导致主、次镜同轴度的偏差为1.15靘,也小于光学要求值0.01mm.望远镜系统实物的实测结果与仿真结果基本相符,验证了R-C望远镜系统结构设计的合理性.