大射电望远镜馈源柔索支撑系统的建模与控制

摘要

本文根据新一代大射电望远镜机电光一体化创新设计的方案，分析了六自由度柔索支撑系统的运动学及动力学模型，并在此基础上设计了LT50m模型的馈源柔索支撑系统的轨迹跟踪独立控制策略，仿真及实验验证了控制策略。 新一代大射电望远镜粗调系统是通过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，其工作特点类似并联机器人，因此被看作是柔索并联机器人。柔索机器人的动力学模型采用拉格朗日方程建立，该模型解决了已知馈源舱运动轨迹，求柔索驱动力的动力学逆问题，为实现大射电望远镜馈源指向跟踪系统轨迹跟踪控制奠定了基础。 本文针对该柔索系统具有非线性、大滞后、弱刚度和耦合性等特点，在自适应模糊控制方案上，利用第一类模糊逻辑系统直接作为非线性系统控制器，且在传统方案的基础上加入鲁棒补偿项，进一步放宽稳定条件到最小近似误差有界。基于新一代大射电望远镜馈源指向跟踪系统50米缩比模型，仿真实验验证了控制策略与方法的工程有效性和可行性。

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第一章绪论

1.1大射电天文望远镜的研究背景

1.2大射电天文望远镜的主要技术指标

1.3项目研究现状

1.4本文的主要工作

第二章大射电望远镜悬索馈源支撑系统概述

2.1引言

2.2舱索系统简介

2.2.1悬索馈源支撑系统简介

2.2.2悬索的悬链线方程

2.3机器人学理论在FAST中的应用

2.3.1机器人机构学理论概述

2.3.2机器人控制技术

2.4小结

第三章馈源舱索的动力学建模及分析

3.1引言

3.2舱索系统的运动学分析

3.3舱索系统的动力学分析

3.4建模结果分析与讨论

3.5小结

第四章基于自适应模糊控制的舱索系统轨迹跟踪控制

4.1引言

4.2舱索系统轨迹跟踪控制策略

4.2.1舱索控制系统概述

4.2.2常规模糊控制器简介

4.2.3自适应模糊控制策略

4.3模糊控制器的设计

4.3.1模糊控制器的设计

4.3.2稳定性分析

4.4小结

第五章仿真结果分析

5.1引言

5.2数值仿真分析结果与讨论

5.3小结

第六章结论及展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果