基于子空间法的大型天线伺服系统建模研究

摘要

本课题来源于大型天线抗阵风干扰技术的研究。由于大型天线口径巨大、容易受阵风干扰，传统的PID控制器很难满足控制精度要求。为此项目中采用了LQG控制器来代替传统的PID控制器。而LQG控制器的设计要以准确的系统模型为基础。针对大型天线结构复杂，理论建模困难的问题，本文研究应用子空间辨识方法对大型天线进行建模。并对系统辨识建模中如何抑制噪声的影响进行了深入的探讨。在此基础上，搭建了天线伺服控制实验平台，从工程角度进一步验证子空间方法建模的准确性。本文主要的工作和成果如下：
　　首先本文通过对比子空间辨识方法和传统的系统辨识方法的差别，考虑大型天线的特性，采用了子空间辨识方法对大型天线进行建模的方案。
　　其次本文详细阐述了辨识实验中影响辨识效果的主要因素，给出了设计辨识实验的相关原则。在MATLAB环境下开发了子空间辨识算法的相关软件。以选取的天线模型为例，完成了系统辨识实验的设计和子空间辨识方法建模过程中的数据采集、数据预处理、模型辨识的工作。并采取有效的方法对辨识得到的模型进行了验证，实验结果说明了子空间辨识方法对大型天线建模的可行性。
　　接着本文分析了噪声在系统辨识中的影响，并对子空间辨识方法在不同信噪比下的辨识效果进行了研究。采用相关法对数据进行预处理，有效的抑制了噪声对系统辨识的影响，大大改善了系统辨识的效果。
　　最后本文给出了天线伺服控制实验平台的设计过程，完成了相应的数据采集算法和辨识软件的开发。通过实验得到了系统位置环的模型，并从辨识模型的预测输出能力和实际的控制器的控制效果两方面完成了辨识模型的验证工作，证明了本文方案的可行性。在实验中开发的辨识软件只要经过简单的移植就可以应用到实际的大型天线建模当中。

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第一章 绪论

1.1课题背景及来源

1.2国内外技术现状

1.3本文主要工作及章节安排

第二章 子空间辨识方法的原理和实现

2.1引言

2.2预备知识

2.3状态空间方程辨识问题的描述

2.4子空间辨识方法的基本思想

2.5子空间辨识方法的实现步骤

2.6本章小结

第三章 天线伺服系统的建模仿真

3.1引言

3.2天线伺服系统的理论建模

3.3系统辨识实验的设计

3.4天线伺服系统的辨识建模

3.5本章小结

第四章 子空间辨识方法中对噪声抑制的研究

4.1引言

4.2系统辨识中噪声的来源和特征

4.3相关法抗噪声

4.4本章小结

第五章 子空间辨识方法在天线伺服控制实验平台的应用

5.1引言

5.2天线伺服控制实验平台的整体框架

5.3辨识实验的设计

5.4辨识实验的过程及结果分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

附录A

附录B

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果