天線伺服控制算法研究.pdf

1、射電天文學不斷發(fā)展和滿足深空探測的需要，自上世紀五六十年代以來，越來越多先進的大型射電望遠鏡被不斷建立。為了促進我國射電天體物理學科的發(fā)展和滿足我國未來VLBI深空測定軌及深空探測任務的需求，在新疆烏魯木齊也將建造一個110m口徑全方位可動的大型射電望遠鏡。隨之，天線的工作波段也越來越寬，甚至工作波段達到Ka波段。另外，人們對天線的指向精度和跟蹤精度也提出了更高要求。伺服控制系統采用傳統的PID控制算法已經很難滿足大型射電望遠鏡的控制要

2、求，因此，通過對天線伺服系統控制算法的研究，設計滿足天線控制要求的算法顯得尤為重要。
　　首先，對天線伺服系統的組成結構及其工作原理進行了深入的研究，尤其是伺服系統的控制單元（軟件部分）和驅動系統（硬件部分）。其次，著重研究分析了PID控制算法和LQG控制算法的工作過程與設計原理。最后，以新疆天文臺南山基地現在正運行的25m射電望遠鏡的三環(huán)控制系統作為實驗對象進行了仿真實驗。根據其系統的組成結構和工作原理，求取了閉環(huán)系統的傳遞函數

3、并建立了系統的狀態(tài)空間方程。分別設計LQG控制器和PI調節(jié)器，利用Simulink工具箱搭建模型進行仿真實驗，并對兩種控制器的仿真結果進行比較分析。在伺服系統的電流環(huán)路采用PI調節(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。仿真結果表明，LQG控制算法在調節(jié)時間、超調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、保證大型射電望遠鏡在誤差