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5m模型全站仪设站研究

针对大射电望远镜(LT)5m模型站点坐标不确定的特点,研究全站仪站点坐标设定的方法,基于几何原理推导确定站点坐标的公式,并进行误差分析。实验数据表明该方法有效提高了测量精度。     

面向成本建模的产品设计全过程信息表达

结合产品设计中全过程成本建模的特点提出了潜信息模型的新概念 ,建立了基于细胞学的潜信息模型构造框架。利用潜信息模型能够表达不全信息或迟到信息的优点 ,探讨了面向设计各阶段的潜信息模型演变算法 ,实现设计全过程信息的动态演变和表达 ,在支持产品设计全过程的成本建模中得到成功应用 ,提高了成本建模的效率及其平台的通用性。     

面向成本建模的产品设计全过程信息表达

结合产品设计中全过程成本建模的特点提出了潜信息模型的新概念，建立了基于细胞学的潜信息模型构造框架。利用潜信息模型能够表达不全信息或迟到信息的优点，探讨了面向设计各阶段的潜信息模型演变算法，实现设计全过程信息的动态演变和表达，在支持产品设计全过程的成本建模中得到成功应用，提高了成本建模的效率及其平台的通用性。     

大射电望远镜馈源支撑系统建模与仿真

根据500m口径球面射电望远镜(FAST)原始设计方案,基于多体系统动力学建模方法,建立了馈源支撑系统的机械模型,并对此模型进行了动力响应分析,为此项目最终方案的选择提供了参考。     

上海65m射电望远镜非均匀温度场及其效应

在最不利气候条件下（7月15日）研究了上海65 m射电望远镜的非均匀温度场及其效应,以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方法,并建立了温度场分析的有限元模型;对3种典型风速下的非均匀温度场进行分析,并将所得到的非均匀温度场施加到主反射面上,研究了不同风速下反射面精度受非均匀温度场的影响规律,即各节点实际坐标拟合抛物面误差均方根（RMS）随时间的变化规律。结果表明：在年平均风速3.2 m/s条件下,射电望远镜结构的RMS最大值为0.44 mm。当风速由1.0 m/s增大到10.0 m/s时,RMS最大值由0.56 mm减小到0.35 mm,且风速越大非均匀温度场对反射面精度的影响越小。该研究成果可为此类望远镜结构的温度场监测、传感器布设、以及热变形控制措施的选取提供参考信息。     

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。     

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。     

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、...     

射电望远镜主动反射面系统的控制

针对新疆奇台110m射电望远镜主动反射面控制技术的要求,设计和研制了一种新型的位移促动器和位移控制系统,并采用双频激光干涉仪对多个位移促动器及其控制系统进行了全面检测。位移促动器采用了基于涡轮蜗杆加滚珠丝杆的高精度结构设计方案,控制器系统采用了ARM微处理器。最后选择S曲线加速控制方法,设计了主动反射面控制系统硬件平台和软件算法。基于双频激光干涉仪和光学隔振平台在恒温超洁净条件下进行了系列测试。结果表明:系统实现了行程范围为30mm,控制精度为5μm RMS的快速精密控制;在额定负载300kg,步长2mm,行程30mm范围内,实测结果平均值与理论值偏差为0.04%,标准偏差为3.67μm。最后,采用测量精度为0.25μm的激光传感器对4块四点支撑的四边形子面板进行了验证检测。结果显示:经多次迭代后主动反射面控制闭环系统的控制精度小于5μm RMS,远远优于3mm波段射电望远镜主动反射面控制的技术要求。     

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。     

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。     

70m大型射电望远镜天线座的安装与调整

天线座是70 m大型射电望远镜天线现场安装的重点和难点.考虑现场安装的周期以及所使用的吊车,先对天线座架进行拼装,然后并行拼装俯仰框架十字与俯仰扇齿组合,最后将俯仰框架整体吊装至天线座架.拼装过程中使用高精度激光跟踪仪、电子水准仪、全站仪等仪器对安装指标进行实时检测和调整,最终,天线座所有指标符合设计要求.经实际使用,...     

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。     

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。     

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。     

大型射电望远镜类Stewart平台的奇异性研究

将大型射电望远镜的悬索馈源舱体系统类比于Stewart平台,对其进行奇异性的研究。考虑柔性悬索只能承受拉力的特点和天文观测的要求,分析了馈源舱的可实现工作空间。基于系统的非线性静力平衡方程,根据力传递Jacobian矩阵的行列式和条件数,剖析了工作空间内部的力奇异性。研究结果为确定系统工作空间提供了依据,为改进系统结构设计,消除奇异性提供了参考。     

大射电望远镜精调平台运动精度分析

针对新一代大射电望远镜机电光一体化设计馈源高精度轨迹跟踪要求,提出采用Stewart平台作为馈源运动轨迹跟踪二级精调平台。对Stewart精调平台进行了逆动力学分析;利用上下平台之间的位置向量关系,给邮了Stewart精调平台运动精度分析模型及其轨迹跟踪精调结果。证明了Stewart精调平台用于新一代大射望远镜工程的可行性。     

基于改进模糊综合评价法的射电望远镜可靠性评估

射电望远镜的可靠性问题广泛存在于射电望远镜设计、制造、正常工作等整个全寿命周期,对其子系统进行可靠性评估与可靠性指标分配是射电望远镜设计阶段的关键步骤。文中从射电望远镜的可靠性评估与可靠性指标分配出发,提出了一种基于粒子群优化层次分析的模糊综合评价模型,并基于此模型从多指标综合模糊评价角度对射电望远镜的子系统进行了可靠性评估与可靠性指标分配。可靠性评估分配结果表明射电望远镜子系统中可靠性评估最低的是主反射面系统,需要根据评估结果分配较高的可靠性指标并针对性地提高其可靠性以提高系统的整体可靠性。