大射电望远镜舱索粗调控制系统软硬件设计关键技术研究

介绍了大射电望远镜馈源支撑与指向跟踪系统中舱索粗调系统的软硬件设计,重点分析了控制硬件的总体设计方案和专用六通道脉冲发生卡的设计思想,以及控制软件设计中的数据缓存和中断服务程序处理等几个关键技术及其实现方法。     

天线表面误差的精确计算方法及电性能分析

提出一种天线表面误差的计算方法,用来精确计算变形表面法向、径向及轴向误差,并推导了相应的计算公式.通过分析某工程7.3m圆抛物面天线在多种工况下的表面误差,及其与ANSYS软件计算结果的比较,证明了该方法的正确性,且计算结果仅为ANSYS软件分析结果的三分之一左右.实验结果说明此方法能够更准确地分析变形天线的表面误差及电性能.在工程中应用此方法分析大型空间天线与地面天线,可明显降低天线设计成本,缩短天线设计周期,并为电气设计人员提供准确的天线变形反射面信息.     

一种挠性航天器的自适应姿态控制与振动控制

挠性航天器三轴姿态控制与振动控制需要处理复杂的姿态运动学耦合、动力学力矩耦合、挠性模态与刚体的动力学耦合,以及在轨航天器挠性附件的参数不确定等问题。基于频带分离方法分别设计了姿态控制器和振动控制器,其中的挠性附件振动对姿态的影响以时变干扰模型进行考虑。利用奇异摄动理论,设计了姿态控制器。该控制器由快速角速度环和慢速角度环两回路组成,采用具有较强抗干扰能力的积分型SDRE（State-Dependent Riccati Equation）控制器进行姿态指令跟踪。对于挠性振动,设计了独立模态控制的正位置反馈（PPF）控制器,通过对一阶控制器参数进行调节,使系统当存在结构不确定或参数变化的情况时仍能较好地收敛,保证了系统的鲁棒性。最后仿真表明了在干扰力矩下姿态的稳定性和振动的快速抑制。     

一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究

绳牵引摄像机器人具有索单向受力、冗余驱动以及高速机动等特性,因而其稳定性问题的研究与解决是一个难题。现有的研究中,大多没有考虑摄像机器人的高速稳定运动特性及控制方法。为此,提出一种基于末端位置空间PD修正前馈控制规则保证摄像机器人的稳定运行。通过牛顿-欧拉法建立了末端执行器的动力学方程以及驱动系统的动力学模型;在此基础上得到了整个系统的动力学模型;在系统动力学模型的基础上,提出基于末端位置空间PD修正前馈控制规则的绳牵引摄像机器人跟踪控制策略,通过Lyapunov稳定性理论论证了控制策略的稳定性;通过数值算例说明了摄像机器人的稳定跟踪性能,并且验证了控制策略的有效性。     

柔索驱动并联机器人的误差分析及其标定仿真

建立了大射电望远镜(Large Radio Telescope-LT)中柔索驱动并联机器人(Wire Driven Parallel Ro-bot-WDPR)系统的末端误差模型,用正向运动学标定方式对LT5m缩比模型的运动学参数做了辨识。首先,建立LT舱索系统的运动学正、逆解模型;接着,在运动学分析的基础上建立了其误差模型,得到影响末端位姿误差的各项参数;最后,对LT5m柔索并联机构的标定过程作了模拟,验证算法的有效性。结果显示该算法收敛性好,忽略测量误差的情况下能够保证运动学参数具有很高的标定精度,从而为提高LT5m模型的控制精度奠定了理论基础。     

柔性Stewart平台的动力学建模与仿真

利用模态综合法描述了柔性支腿的变形，探讨了建模过程中部件模态集的选取原则及正交化处理技术。在此基础上建立了柔性Stewart平台的动力学模型，并仿真分析了支腿柔性对平台系统动力学特性的影响，指出工程应用中支腿的柔性影响可忽略不计。     

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。     

大型空间桁架面天线的结构 —电磁耦合优化设计

 由于载荷变化及各种随机干扰,大型空间桁架面天线必须保持非常精确的形状.基于提高空间天线电磁性能以及降低作动器能耗的目的,结合大型空间桁架天线结构的特点,建立了以天线轴向增益和作动器能耗为目标函数,以结构强度、作动器变形和轴力为约束条件的多目标优化模型.数值试验结果表明,结构—电磁耦合优化设计模型只需较低的作动器能耗,就能明显提高天线电性能,很好地满足了天线结构与电磁设计要求.     

一种提高雷达导引头对机动目标跟踪性能的自适应滤波算法

为了提高地空拦截弹雷达导引头对机动目标状态估计的精度,在增加系统观测量的基础上,提出了一种针对机动目标跟踪的自适应滤波算法。利用量测残差统计值估计目标的机动状态,自适应的调整状态方程机动频率和加速度极限值;同时利用观测噪声统计估值器,调整观测值方差大小。仿真试验结果表明该算法具有良好的机动目标跟踪性能,并能自适应变化较大的观测噪声。     

金属桁架式天线罩结构变形对系统电性能的影响

针对金属桁架式天线罩在载荷下的结构变形对系统电性能影响的问题,分析天线罩在载荷作用下的变形,针对变形的蒙皮和桁架,将天线电磁波透过蒙皮后的透射场与桁架产生的散射场相叠加,得到变形罩体下的天线远场,在此基础上分析变形天线罩对系统电性能的影响。通过某20 m金属桁架式天线罩进行数值仿真,结果表明变形对系统电性能的影响显著,且罩体的厚度越大、频率越高,变形引入的影响越大,在此基础上分析天线罩结构变形对系统电性能的影响机理,指出较大变形下系统电性能没有剧烈变化的原因,并提出可以真实反映电性能变化程度的天线罩变形描述方法。