卡氏天线副反射面补偿技术中的若干问题研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 胡开宇
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| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2015 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院新疆天文台 |
| 导师 | 艾力·玉苏甫 |
| 关键词 | 射电 望远镜 副反射面 补偿 六自由度并联机器人 控制系统仿真 |
| 其他题名 | Research Issues about Sub-reflector Compensation of Cassegrain Antenna |
| 学位专业 | 理学 |
| 中文摘要 | 随着我国天文学尤其是射电天文科学与技术的发展和深空探测等航天项目的稳步推进，对与之相关的配套大型科研与工程基础设施正在全国各地大量建设中，上海65米望远镜，贵州500米望远镜和新疆110米望远镜等都在为天文观测和深空探测创造条件，而探测仪器各个系统的可靠性是保证其正常工作的前提。本文的现实研究背景主要来自两个方面：首先，新疆天文台积极推进新疆奇台110米射电望远镜（QTT）项目的立项与建设，已经成功申请了2015年国建重点基础研究发展计划（973）项目资助，并计划在同一年继续用QTT申请国家“十三五”计划重大科技基础设施项目，110米射电望远镜有众多技术突破，其中通过调节副反射面位置来补偿大尺度的主反射面机械变形的技术是国内几乎很少应用的；其次，就短期台内发展计划而言，建成于1994年的南山25米望远镜已经常规运行了20年，设备老化需要改造，为探月观测提供可靠性支持，改造目标之一就是希望通过调整副反射面来改善望远镜整体电性能，使整个甚长基线干涉测量系统（VLBI）的分辨率和灵敏度都有所提高，为控制中心传输更准确的轨道数据。 本文主要内容分为四个方面：第一，对主反射面变形的简单论证。主反射面的变形是需要进行副反射面补偿其变形带来的影响的原因，变形的原因有重力、风场、温度等，其中重力载荷对变形的影响最大。本文在此环节利用有限元方法仿真了望远镜主反射面在7个俯仰角下的重力变形工况，得到了变形均方根误差（RMS）的变化规律，并通过经典的Ruze公式展示了望远镜在不同工作波段受变形影响的现状。第二，对副反射面补偿数据库建立方法的研究。本文初步构想是建立望远镜补偿数据库，通过软件调用数据库中的副反射面调整量来控制六自由度并联机器人的六个驱动杆，使副反射面达到预定位置。基于此想法本文在前人对赋形主反射面位置坐标调整量的研究基础上，采用了一种精度较高的数值拟合方法对7个俯仰角对应的位置坐标调整量进行了数据拟合，得到了拟合模型并建立了部分副反射面调整量数据库。第三，对副反射面六自由度并联机器人伺服系统的仿真。单杆伺服系统的控制效果直接决定副反射面的调节效果，为保证补偿精度，使副反射面快速准确稳定地补偿主反射面焦点残差，并尽量避免静态误差，本文对单杆伺服控制系统进行了仿真，对比模糊控制和参数自适应模糊PID控制的效果，并检验了各控制器在输入低频噪声时的响应结果，找出了综合响应效果最佳的控制器，为精准补偿创造了条件。通过对自适应滤波器的仿真优化提高了系统鲁棒性。第四，设计基于六自由度并联机器人的副反射面调节系统软件流程。25米望远镜改造完成后，副反射面调节系统需要完成两个任务：自动换馈和副反射面实时补偿，本文考虑此特殊功能设计了基于六自由度并联平台的软件流程，首先详细分析了六自由度并联平台的运动学原理，主要侧重叙述位置反解和位置反解对于六自由度并联机器人应用于副反射面调节系统的意义，并基于此设计了可同时实现自动换馈和副反射面补偿的软件流程，为源代码的编写，调试与验收创造了条件。 本文所有研究内容均基于望远镜副反射面六自由度并联平台系统，最终目的是提高望远镜系统的可靠性和整体电性能，意义在于为将来高精度天文观测，高可靠性深空探测（探月和火星探测）服务并为110米望远镜建设提供少量技术支持。 |
| 学科主题 | 天体物理 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/650]  |
| 专题 | 研究生 新疆天文台_射电天文研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡开宇. 卡氏天线副反射面补偿技术中的若干问题研究[D]. 中国科学院新疆天文台. 中国科学院大学. 2015. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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