大射电望远镜馈源轨迹跟踪的模糊预测控制

针对新一代大射电镜望远镜悬索馈源系统为时变大滞后的被控对象，并充分考虑易于实现的工程要求，提出一种由模糊预测器和模糊控制器组成的馈源轨迹跟踪自适应模糊预测控制方案。数值仿真证明了该方案的有效性。     

基于现场总线的大射电望远镜计算机监控系统设计

文章针对500米口径球面射电望远镜FAST控制系统的特点,说明了基于现场总线计算机监控系统的整体设计思想与实现方法。从系统可靠性、可维护性和性能价格比等方面综合考虑,深入分析了系统的体系结构、软硬件设计。并通过大射电望远镜FAST控制系统实验进一步验证了系统设计的思想。     

基于图像清晰度评价的跟踪望远镜自动调焦算法研究

为了减小跟踪望远镜调焦时间,分析了自动调焦的光学原理及数字图像处理相关技术,提出一种适合跟踪望远镜的实时自动调焦算法。该算法基于对图像清晰度的评价,通过步进电机驱动次镜移动来搜索最佳成像位置,并且综合了全局搜索法与传统爬山法的优点。在实验中,完成了对远处静态目标自动对焦,有效地避免了局部峰值导致的对焦失败,在保证系统调焦精度的前提下使对焦速度小于3s。     

聚焦型X射线脉冲星望远镜Pareto多目标优化与多场耦合分析

为提高聚焦型X射线脉冲星望远镜的探测性能,提出一种聚焦型X射线脉冲星望远镜（Focusing X-ray pulsar telescope,FoXPT）多目标优化与多场耦合分析方法。基于X射线全反射理论构建以探测灵敏度和重量最小化为目标的多目标优化模型,采用改进的Pareto法获得产品的非劣解集。基于弹性力学、热传导和热辐射理论构建了结构-热耦合方程,以遴选的优化结果构建产品三维模型和有限元模型,获得产品应力与位移分布并提取X射线反射镜面形误差,基于高次多项式函数重构结构-热耦合形变后的X射线反射镜面形,并进行拟合和误差分析。采用Monte Carlo光学追踪法对产品的聚集性能进行仿真分析与评价,实现了FoXPT多目标优化与多场耦合分析的有效集成。结果表明：当嵌套层数为17层时,重量和探测灵敏度同时获得满意解,分别为3.112 kg和6.15×10^-4 phs/cm²/s/keV,光机热耦合分析最大应力为262.54 MPa,X射线聚焦效率提升至86.83%,满足实际工程设计要求。     

同步轨道目标的单帧检测方法

光电望远镜监测同步轨道目标时,一般采用凝视目标和凝视恒星两种工作模式,在这两种工作模式下,由于恒星和目标相对地球运动速度不同,它们在CCD上成像会有所差别,即圆形小目标和短划线。文章针对它们成像的差异,提出了一种利用目标几何形状来区分目标和恒星的方法,该方法先利用形态滤波对图像进行预处理,提高目标信噪比的同时又不破坏目标的形状特征,然后通过二值分割、特征标记计算出目标的紧凑度、通过目标的原点矩计算出目标外接椭圆的长短轴,最后将目标的紧凑度和外接椭圆短长轴比进行特征融合,对融合结果选择合适门限来区分目标和恒星。试验结果表明,所提出的这种特征融合检测方法是一种有效的单帧目标检测方法。     

共相位望远镜阵列的光束耦合问题研究

研究了共相位望远镜阵列的两种重要光束耦合误差——光瞳面平移(piston)误差和光瞳面倾斜(tilt)误差。设piston误差和tilt误差都服从均值为零但标准差待定的正态分布,根据中心点亮度判据,通过迭代方法计算了piston误差和tilt误差所允许的最大标准差,揭示了这两类光束耦合误差所允许的最大标准差与子望远镜个数和遮光比的关系。Piston误差所允许的最大标准差与子望远镜的遮光比无关,但随着子望远镜个数不断增加,在0.11λ～0.08λ范围内缓慢减小。Tilt误差所允许的的最大标准差在子望远镜出瞳大小已知的情况下,随遮光比不断增加而逐渐减小,而与子望远镜个数无明显的相关性。     

双模糊控制在柔性结构控制中的应用

针对大射电望远镜悬索粗调系统为一非线性、慢时变、大滞后、柔性结构系统的特点,提出了带有比例积分校正环节的双模糊控制器来实现馈源舱轨迹跟踪策略,并通过调整因子来优化控制规则.仿真结果表明 ,文中的控制效果优于常规控制器（PID）和单模糊控制器.所提方法可推广到多模糊控制并可用来解决其它非线性控制问题.     

空间碎片监测技术研究

结合空间目标环境,阐述了空间碎片监测的重要性。对国外空间碎片地基和天基监测手段(雷达、光学望远镜)进行了综述,并分析了相应的监测效能。通过对国外空间碎片监测技术的研究,指出了空间碎片监测的发展方向。该文对空间碎片监测发展具有重要的指导意义。     

模糊控制在大射电望远镜中的应用

针对大射电望远镜悬索粗调系统为一非线性慢时变大滞后系统的特点,提出采用模糊控制来实现馈源轨迹跟踪策略,并与工程上广泛应用的PID控制进行了对比研究,通过对阶跃信号响应的数值仿真,证明了模糊控制在大射电望远镜工程中应用的可行性。     

大射电望远镜精调平台结构参数优化设计

精调平台的结构参数对其运动性能有极为重要的影响。本文首先推导了并联型平台的 Jacobian矩阵 ,然后论述了选择 Jacobian矩阵的条件数作为优化设计目标函数的合理性 ,并以 Jacobian矩阵的条件数为优化设计目标函数 ,优化了精调平台的结构参数 ,得到了较为合理的结果