天線伺服控制算法研究.pdf

1、射電天文學(xué)不斷發(fā)展和滿足深空探測(cè)的需要，自上世紀(jì)五六十年代以來(lái)，越來(lái)越多先進(jìn)的大型射電望遠(yuǎn)鏡被不斷建立。為了促進(jìn)我國(guó)射電天體物理學(xué)科的發(fā)展和滿足我國(guó)未來(lái)VLBI深空測(cè)定軌及深空探測(cè)任務(wù)的需求，在新疆烏魯木齊也將建造一個(gè)110m口徑全方位可動(dòng)的大型射電望遠(yuǎn)鏡。隨之，天線的工作波段也越來(lái)越寬，甚至工作波段達(dá)到Ka波段。另外，人們對(duì)天線的指向精度和跟蹤精度也提出了更高要求。伺服控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的PID控制算法已經(jīng)很難滿足大型射電望遠(yuǎn)鏡的控制要

2、求，因此，通過(guò)對(duì)天線伺服系統(tǒng)控制算法的研究，設(shè)計(jì)滿足天線控制要求的算法顯得尤為重要。
　　首先，對(duì)天線伺服系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行了深入的研究，尤其是伺服系統(tǒng)的控制單元（軟件部分）和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（硬件部分）。其次，著重研究分析了PID控制算法和LQG控制算法的工作過(guò)程與設(shè)計(jì)原理。最后，以新疆天文臺(tái)南山基地現(xiàn)在正運(yùn)行的25m射電望遠(yuǎn)鏡的三環(huán)控制系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)其系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，求取了閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

3、并建立了系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程。分別設(shè)計(jì)LQG控制器和PI調(diào)節(jié)器，利用Simulink工具箱搭建模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)兩種控制器的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。在伺服系統(tǒng)的電流環(huán)路采用PI調(diào)節(jié)器，在速度環(huán)路采用LQG控制器，而位置環(huán)路則分別采用了PI控制算法和LQG控制算法。仿真結(jié)果表明，LQG控制算法在調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量等控制性能方面優(yōu)于PI控制算法，且得到的閉環(huán)系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力和穩(wěn)定性。為了降低指向誤差和跟蹤誤差、保證大型射電望遠(yuǎn)鏡在誤差