大射电望远镜馈源舱的结构分析与数据处理

采用通用有限元软件ANSYS建立了馈源舱的有限元模型,基于APDL语言实现了馈源舱在全工作空间内不同姿态的参数化建模。对位于典型姿态的馈源舱结构进行了有限元分析,得到了馈源舱在不同姿态下的刚度变形。通过对全工作空间内不同姿态下馈源舱的刚度分析,得到了不同姿态下馈源舱中各个关键点的变形量,同时给出了单一姿态标定后馈源舱由于刚度变形引入的系统误差,为馈源舱在全工作空间内的控制精度和定位精度分析提供重要参考。     

大射电望远镜馈源舱系统Stewart平台的技术研究

FAST大射电望远镜以中科院国家天文台为研制总体,其Stewart平台作为馈源舱内部接收机平台的精调机构,用于减少和抑制整个馈源舱的风激扰动影响,并对馈源运动轨迹进行精调定位。基于目前馈源舱系统的设计输入,完成了Stewart平台的构型选择和参数确定,进而分别从下平台、上平台和伸缩支杆三方面进行Stewart平台的详细结构设计。在结构设计的基础上,利用有限元分析软件ANSYS分别对下平台、上平台和伸缩支杆进行了力学分析。结果表明,该Stewart平台满足设计需求。     

大射电望远镜馈源系统50m模型外界激励响应的检测及分析

大射电望远镜(FAST)馈源索支撑系统由于自身索系结构的柔韧性,风载、冰雹等外界激励使得馈源平台有着不同频率响应和位移响应。外界激励对馈源系统的位移响应及频率响应的抑止是最终实现馈源平台在500 m尺度实现4 mm控制精度的关键。馈源系统对外界激励的位移和频率响应特性的理论分析和模型改正,需要通过模型实验进行验证,目前振动检测主要采用加速度计对振动的幅频进行测量,由于加速度计观测量是相对于加速度计本体坐标系下测量的,无法实现统一坐标系下的运动学分析,本文针对这一问题,采用测量机器人测量技术对50 m尺度模型馈源外界激励响应进行检测,可获得统一坐标系下的振动位移,实现运动学分析。实验中,实测数据的分析获得的馈源系统对外界激励的频谱响应特性与加速计检测结果一致,验证了该方法的正确性和有效性。     

FAST馈源舱系统动态特性联合仿真研究

对某500m口径球面射电望远镜(FAST)馈源舱系统进行了联合仿真,首先建立了整个馈源舱系统的Adams舱索模型、机构的运动学反解以及外界风扰的数学模型,利用Adams和MATLAB进行了联合仿真,得到了馈源舱系统的动态特性,验证了在存在外界风扰时馈源舱系统控制的可行性。证明了所设计的馈源舱系统满足设计要求,为所设计的馈源舱机构达到系统要求的精度提供了重要保障。论文的研究内容对并联柔性系统在实际工程中的应用实践具有重要的指导意义。     

500米口径射电望远镜FAST分布式通信系统的设计

针对 5 0 0 m口径球面射电望远镜 FAST分布式控制系统的特点完成了其通信系统的设计。该系统是由 PC机为上位机、6台 80 98单片机为下位机的远距离分布式通信系统 ,作者对系统硬件结构和软件设计进行了深入的研究 ,提出了系统的实现方案。     

大射电望远镜健康监测系统的设计

500m口径的大型球面射电望远镜(FAST)是我国在建的世界上最大的单口1径射电望远镜.其馈源支撑系统具有空间结构庞大、组成复杂、控制困难的特点,因此急需对其运行过程进行健康监测.健康监测力求对FAST馈源支撑系统结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估.本文较系统地阐述大射电望远镜健康监测的新概念,并从FAST...     

太阳辐照500m口径球面射电望远镜的温度分布

为了掌握500 m口径球面射电望远镜(FAST)在太阳辐照下的温度分布,弱化它的"太阳灶"问题,保护馈源舱内相关仪器,对太阳辐照FAST温度场进行了研究,包括太阳相关参数研究、"太阳灶"问题解析及热流计算、台址地貌对FAST的阳光遮挡及不同工况下的FAST温度分布等.结果表明,FAST馈源舱温度分布不仅与反射面反射率、...     

大射电望远镜馈源精调平台控制系统的研究与开发

为了保证 FAST射电望远镜的馈源能达到 4 mm的空间位置精度 ,其馈源跟踪采用了粗、精两级调整方案 [1 ] ,精调平台采用以 Stewart机构为原型的 BKX- I。本文主要对精调平台的控制系统进行研究 ,以“PC+PMAC”构成系统的开放式硬件平台 ,并以 Windows+VB为软件平台开发了相应的控制软件 ,包括利用串行通讯组件Ms Com m开发的精调系统与总控计算机通讯的软件和用 Delta Tau公司提供的控件 Ptalk DT开发的精调系统指令执行软件。所开发的系统开放性强 ,可靠性高 ,主要用于 FAST项目的联调试验     

大射电望远镜精调平台建模与控制系统方案研究

针对Stewart结构作为大射电望远镜精调平台使用，推导了其数字模型，采用最新的ADRC控制算法对精调平台的控制进行了仿真研究，给出两种具体的控制实现方案，并对它们进行了实验研究。实验结果为大射电望远镜项目的实际控制作了非常必要的前期工作。     

大射电望远镜舱索系统的控制与实验

大射电望远镜（LT）馈源舱的大范围空间扫描运动是通过6根大跨度的绳索收放来完成的。针对系统中的索结构之间强耦合以及模型变结构的特点，推导了输入索和输出索之间的关系矩阵的递推公式，并证明了递推公式的稳定性和收敛性，在此基础上提出了一种具有神经网络非参数模型自适应控制的方法，最后通过LT50m室外模型实验证明了该算法的有效性。     

大射电望远镜馈源精调试验平台的运动学研究

设计了一种包含两级 Stewart平台构型的大型球面射电望远镜馈源精调试验平台 ,该平台具有位姿实时测量和跟踪定位功能。文中详细讨论了试验平台运动学正逆解的求解方法 ,并按照几何约束条件验证了它的工作空间 ,这些工作可为大射电望远镜馈源支撑系统的结构优化设计提供有益的依据。     

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     

Stewart平台对大型射电望远镜反作用力的研究

Stewart平台作为馈源位置和姿态精调系统被安装在大型射电望远镜的悬挂馈源舱中。本文推导了计算馈源舱中的 Stewart平台对舱体反作用力的公式 ,分析了馈源舱体姿态 ,Stewart平台的质量、调整速度与反作用力间的关系。研究结果为设计馈源舱与 Stewart平台的质量比 ,消除平台对舱体的动力影响打下了基础     

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。     

大型射电望远镜阵列天线结构设计的考虑

大型射电望远镜阵列由数个规模相同的综合孔径阵组成,其中每个综合孔径阵由数百面对数周期天线构成。该阵列将对宇宙信号进行长期的探测,整个阵列能否稳定工作,取决于阵元天线（单面对数周期天线作为阵列单元）长时间稳定指向特定仰角的能力。经过对阵元及阵列整体结构的多方案比较,给出了合理的结构方案和施工方案。阵列运行结果表明,该设计成本低廉,工作可靠,具有很好的效果。     

大射电望远镜舱索系统的神经网络预测模型的建立

由大跨度柔性悬索拖动馈源舱运动来实现其精确定位的新型大射电望远镜(LT)具有变结构、非线性、大滞后、多输入多输出的特点,传统的建模方法已很难建立起其精确的数学模型,这里提出了采用BP神经网络进行辨识建模的思想．考虑到基于标准BP算法的神经网络收敛速度慢、易于陷入局部极小值的不足,提出了基于数值优化的L—M(Levenberg-Marquardt)训练算法。应用Matlab6．x中的神经网络工具箱实现了系统的仿真．实验结果表明,采用这种方法可成功地建立舱索系统模型,无论其学习能力还是泛化能力都得到了很好的效果,且其收敛速度大大提高。     

新一代大型球面射电望远镜中多机实时通信系统

针对新一代大射电望远镜分布式控制系统的特点完成了其通信系统的设计。该系统是基于 Ｐ Ｃ 机作为上位机,６ 台 ８０９８ 单片机作为下位机的远距离分布式通信系统,文中对其硬件结构和软件设计进行了深入的研究,提出了系统的实现方案。     

八根索系大型射电望远镜馈源舱运动轨迹规划

在新一代大型射电望远镜（LT）的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的下拉结构控制索系。基于系统的非线性静平衡方程，通过最小二乘运算和优化策略，获得了适于伺服电机控制的索系平衡张力和索长。在此基础上，对馈源舱的运动进行了轨迹规则，使得各伺服电机根据规划出的张力和索长收放索来控制馈源舱按照预定的轨迹运动。