基于大口径射电望远镜指向需求的天线伺服控制算法的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李宁
|
| 答辩日期 | 2021-06-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 王娜 |
| 关键词 | 射电望远镜天线 指向精度 伺服控制 扰动/不确定观测和补偿 H∞-GESO |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | The study of antenna servo control algorithms based on high-precision pointing of large-aperture radio telescope |
| 英文摘要 | 射电望远镜天线在射电天文研究中扮演了一个重要角色。随着天文研究的深入，要求天线有更高分辨率，对更暗弱的物体进行观测。为了保证观测的有效性，需要天线有很高的角分辨率和灵敏度，因而单口径射电望远镜天线的口径越来越大，对天线指向精度的要求也越来越高。随着天线口径的增大，天线的惯量成倍增大，摩擦等非线问题和天线结构柔性问题也变得更加突出，这些问题为天线的高精度控制带来不小的挑战。本文围绕天线高精度指向控制问题，进行了如下研究：1.射电望远镜天线结构建模与分析：首先对天线伺服系统的构成进行了机理建模，指出了基于机理分析建立的模型存在的问题。继而分析了天线伺服系统中广泛存在的诸如摩擦、齿隙非线性特性以及系统结构的柔性特性。然后推导了复杂系统的模型辨识方法。进而指出真实系统与模型之间存在不确定性问题并介绍了几种典型的模型不确定性结构。最后分析了外部风载对天线伺服系统的影响。2.典型控制算法理论分析与实验：首先，研究了控制系统综合的性能指标，其次，重点分析了整数阶PID控制，回路成形控制设计，基于系统2/∞-范数的线性二次型最优调节控制(LQR)、线性二次型高斯控制(LQG)、H2、H∞控制，基于扰动观测器的控制(DOBC)，自抗扰控制(ADRC)，定量反馈控制(QFT)。结合模型的不确定性，对参数不确定对象设计了基于PID、LQG、混合灵敏度H∞、线性ADRC的实验，基于蒙特卡洛思想，考察了不确定系统的性能指标变化情况。此外，对非线性ADRC性能也进行了实验分析。3.复合控制算法设计与实验：基于典型控制算法的理论与实验分析，提出了基于回路成形和扰动/不确定观测和补偿的混合灵敏度H∞-GESO复合控制算法，其中GESO被用来观测和消除因系统不确定性和外部扰动带来的输出误差，H∞用来实现要求的系统的动态性能。继而设计相应实验，结果验证了所提方法在信号跟踪和抗扰方面的良好性能。最后，对本论文进行了总结，指出将本文提出的混合灵敏度H∞-GESO复合控制算法方法优点与不足，并讨论了后续工作。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/4736]  |
| 专题 | 研究生 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李宁. 基于大口径射电望远镜指向需求的天线伺服控制算法的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。