MECHANICAL ANALYSIS OF ORBIT TRACKING MOVEMENT OF FEED SYSTEM IN LARGE SPHERICAL RADIO-TELESCOPE

The curve equation and its mechanics analysis of suspended-cable under the condition of end load are given. Then on the basis of it, the mechanical analysis of suspended-cable system for large spherical radio-telescope is studied, and procedures of the control for the orbit tracking movement of the line feed in large spherical radiotelescope are given. The validity of the results mentioned above is confirmed by means of computer simulations.

中国天眼的超低丢包率天文数据流传输优化

当前UDP已经成为以中国天眼为代表的射电天文领域进行数据分发所采用的事实标准,在流量控制、拥塞控制、丢包重传等传统手段无法应用的情况下,为解决单处理器应用现有射电大数据流接入方法损耗过高的问题,形式化地论证丢包重传机制无法应用于射电天文场景,提出一套面向以FAST为代表的射电天文场景的定制化通信优化方法,包括基于缓存行对齐的巨型帧设计、CPU亲和性绑定、网卡直访缓存、三级缓存适配的内核缓冲区调整和旁路内核等手段。在25 Gbps的实际终端网络实验和8 Gbps模拟中,该套方法分别将网络传输丢包率从60%和e-4降为e-4和e-8,性能显著提高,验证了优化策略的有效性。

基于干扰观测器的Fuzzy-PID控制及应用研究

针对大射电望远镜(LT)悬索粗调系统为一变结构、非线性、慢时变、大滞后、强耦合、多输入多输出柔性结构系统的特点,提出了一种Fuzzy-PID控制和干扰观测器相结合的控制算法来实现馈源轨迹跟踪策略。这种方法通过构造干扰观测器来预测该柔性结构系统的各种干扰,并根据预测到的干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响,同时引入Fuzzy控制算法来自适应整定PID控制器的参数实现具有最佳组合的PID控制。最后,对LT悬索-馈源舱控制系统进行了数值仿真,结果表明该控制算法可以较好地满足馈源系统轨迹跟踪精度要求,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性。

大射电望远镜馈源指向系统轨迹跟踪免疫PID控制

新一代大射电望远镜(LT)馈源指向跟踪系统具有变结构、非线性、慢时变、大滞后、强耦合、多输入多输出的特点,根据生物免疫系统反馈机理,在分析了常规PID控制和模糊控制算法的基础上,提出了用模糊控制器自动调整免疫系统反馈规律的免疫PID控制器来实现馈源轨迹跟踪的策略.对LT馈源指向跟踪系统的数值仿真实验结果表明,当存在外界随机扰动时该控制算法不仅能满足对馈源轨迹跟踪精度的要求,而且控制系统具有较强的鲁棒性.

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。

大射电望远镜双Stewart平台的馈源精定位控制

研究了大射电望远镜(FAST)馈源的精确定位问题。提出了利用ADRC控制技术来调节与塔柱相连的六根钢索和Stewart平台的六根杆的长度,从而使馈源的实际位姿跟踪馈源的理想位姿,数字仿真表明了该方案的可行性。

索支撑柔性结构的动力学分析与控制

根据悬索精确的悬链线解析表达式推导出两端固定时悬索初始长度与拉力之间的关系,从而能够精确而高效地获得悬索对两端节点的拉力,在此基础上应用Newton-Euler法建立了舱索系统的动力学简化模型。针对该柔性结构为一非线性、大滞后、强耦合等特点,提出了一种常规PID控制与模糊PID控制并行结合的Fuzzy-PID复合控制算法来实现馈源轨迹跟踪策略。理论分析和仿真实验结果表明,该控制算法不仅能满足馈源舱轨迹跟踪精度要求,而且具有较强的鲁棒性。

基于参数BP网络的自整定PID控制在柔性结构控制中的应用

针对大射电望远镜(LT)悬索粗调系统为一非线性慢时变大滞后柔性系统的特点,提出用参数BP神经网络自整定PID控制器来实现馈源轨迹跟踪策略。仿真研究表明,该控制算法可以很好地满足馈源系统轨迹跟踪高精度要求。

大射电望远镜柔性Stewart平台的动力学分析与控制

根据KED方法建立了柔性支腿Stewart平台的动力学模型。针对该机构为一非线性、强耦合、多输入多输出等特点,提出一种干扰观测器和基于优化神经网络结构的PID控制器(PID-NNC)相结合的控制算法来实现大射电望远镜(LT)馈源高精度轨迹跟踪。这种新方法通过构造干扰观测器来观测柔性Stewart平台的各种干扰,并对观测到的干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响,同时采用PID-NNC进行动态解耦控制。理论分析和仿真实验结果表明,该控制算法不仅能满足馈源轨迹跟踪高精度要求,而且具有较强的鲁棒性。

大射电望远镜精调平台系统控制的设计与实现

针对大射电望远镜复合控制系统子系统之一的精调Stewart平台(第2级),研制开发了精调Stewart平 台控制专用系统软件。该软件具有数据采集、实时控制、仿真、系统自动复位和运行情况监测等功能。

一种大柔性Stewart平台轨迹跟踪控制方法的研究

新一代大射电望远镜(LT)粗调系统是通过6根索长的协调变化驱动馈源舱跟踪射电源的六自由度运动,其工作特点类似Stewart平台,因此被看作大柔性Stewart平台。针对该系统变结构、非线性、大滞后、强耦合等特点,提出一种卡尔曼滤波和基于优化神经网络结构的PID控制器(PID-NNC)相结合的控制算法来实现馈源轨迹跟踪控制。这种新方法通过构造卡尔曼滤波来抑制随机干扰对系统的影响,同时采用PID-NNC来实现馈源舱轨迹跟踪。理论分析和仿真实验表明,该控制算法不仅能满足对轨迹跟踪精度要求,而且具有较强的鲁棒性。

一类柔性悬索结构的自适应滑模控制

针对悬索结构强非线性和大滞后的特点,提出了一种自适应滑模控制方法.从线性化模型出发建立多输入-多输出滑模控制器,并将模型偏差、风载荷视为系统的外部扰动,通过引入参数自适应律在线估计总的外部扰动,并加以补偿.在此基础上,针对大射电望远镜5 m模型,采用离散悬索模型和自适应滑模控制方法对舱索控制系统进行了仿真,并与传统的PID控制方法进行了对比.结果表明,采用自适应滑模控制后,不但位置误差减小到PID控制时的40%,而且提高了鲁棒性.

电流变液在大射电望远镜馈源支撑系统风振半主动控制中的应用

针对大射电望远镜悬索馈源支撑系统的随机风振响应问题 ,在简单介绍了电流变液及电流变阻尼器形式的基础上 ,设计了一种电流变可调阻尼器来实现大射电望远镜悬索馈源支撑系统风振的半主动控制 .详细推导了电流变可调阻尼器的力学模型 ,通过计算机仿真 ,验证了所设计的可调阻尼器的有效性 .

柔索驱动并联机器人定位误差的柔性补偿法

提出了用人工神经元网络(ANN)补偿大射电望远镜(LT)中柔索驱动并联机器人(WDPR)系统动平台位姿误差的方法。为了提高 WDPR 的运动精度,建立了3种可行的误差补偿方案,并运用 Levenberg-Marquart(L-M)算法训练了相应的3个神经元网络。标定仿真显示,基于索长补偿的柔性标定方案比基于动平台位姿补偿的标定方案好。研究结果为提高 LT 舱索系统的控制精度奠定了理论基础。

大射电望远镜精调系统的自抗扰控制及实验研究

针对大射电望远镜精调Stewart平台系统具有非线性、时变、受扰动等特点,并充分考虑易于实现的工程要求,提出自抗扰控制方案,采用分散控制策略和自抗扰控制算法,实现精调Stewart平台系统的高精度轨迹跟踪控制。实验结果证明方案的可行性与有效性。

大射电望远镜馈源支撑系统最优化研究

以输电线路钢塔设计理论为基础,阐述了大射电望远镜馈源支撑系统的最优化原理,提出了相应的最优化目标函数。将遗传算法求复杂函数极值理论与三维数字仿真技术相结合,采用VC++编程语言开发馈源n塔支撑最优化系统。对大窝凼候选台址支撑系统最优化实例研究结果表明,多塔支撑系统的受力状况优于少塔支撑系统,但工程投资较大,建议大射电望远镜馈源支撑系统采用4塔支撑系统。

双模糊控制在柔性结构控制中的应用

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、柔性结构系统的特点,提出了带有比例积分校正环节的双模糊控制器来实现馈源舱轨迹跟踪策略,并通过调整因子来优化控制规则。仿真结果表明,文中的控制效果优于常规控制器(PID)和单模糊控制器。所提方法可推广到多模糊控制并可用来解决其它非线性控制问题。

大型射电望远镜馈源体轨迹跟踪系统的力学分析

给出了悬挂重物的悬索系统悬链线的曲线方程及其受力分析,在此基础上,运用作复合运动的刚体的运动学和动力学的方法,对大型射电望远镜的馈源系统进行了力学分析及馈源体轨迹跟踪运动的控制研究,给出了控制馈源体轨迹跟踪运动的方法及步骤.算例验证了理论及方法的正确性、可行性.

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。

大射电望远镜面板开合机构传动装置的设计

为500 m口径球面射电望远镜(FAST)的中心反射面单元开合机构设计了一种特殊传动装置,可以将旋转运动转换为旋转与平移同时进行的复合运动。该装置可使开合机构打开和闭合FAST中心正五边形空间,使馈源舱可在中心反射面下方的停靠平台上降落和升起。对装置进行了自由度分析,针对采用右旋丝杠时导槽右旋和左旋两种方案,分别建立装置的三维模型,进行理论分析和动力学仿真及定性和定量的对比。理论分析和仿真结果一致表明:左旋方案中滑块和导槽之间力和力矩较小,选用此方案可减小电机输出转矩,增加机构使用寿命。