文档介绍：摘要本文根据新一代大射电望远镜光机电一体化创新设计方案,在分析大射电望指向跟踪系统高精度轨迹跟踪的要求,从工程实际出发,设计并实现了大射电望远镜精调教ǹ刂葡低秤布腿砑8春峡刂频难芯刻峁┝耸笛槠教ā于硕刂葡殖∽芟叩拇笊涞缤毒ǖ鱏平台的控制系根据项目要求,对精调教ǹ刂谱ㄓ萌砑辛松杓坪途咛蹇7ⅲ进行了大量地实验与测试,实验验证了控制策和所开发的软件及硬件的工程有效性与可行性,取得了较好的效果。为实现两级复合控制打下了基础。教⊿分布式运动控制远镜精调平台的需求和运动控制技术的研究现状和发展趋势的基础上,针对馈源具体可归纳为以下三个方面:分析了运动控制技术的现状和发展趋势,采用关节式分布控制策略,设计基统;对教街植煌墓ぷ髯刺直鹕杓屏斯潭ɑ鵖平台控制软件和柔性支撑教ǹ刂迫砑关键词:
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第一章绪论课题背景当前,在用的大型球面射电望远镜——美冈诰短煜哂性旒鄹摺州省建造一一个口径的天线阵的先导模型。单频工作、精度不够高、重量过丈等等缺点;为此,文献【恳籟提薒饣造价随之大幅度降低。馈源可以在更大范围的运动空间,使望远镜的天顶角由提高到士执丶际鹾投庋Ъ觳狻⒏偌际醯牟捎檬构鄄饩ǘ鹊靡蕴刻岢隽肆郊兜髡刂品桨浮8梅桨钢饕S尚鳌⒗≡床沼柘低澈陀肜≡床障嗔轨迹跟踪。整个两级馈源指向跟踪系统的示意图如图所示。中国科学院于年抡狡舳酥J洞葱鹿こ讨卮笙钅恳淮笊涞缤毒预研究一,该项目籺诠恳惶寤杓菩路桨浮8梅桨冈谏杓浦芯】赡艿囊匀砑嬗布R怨饣缫惶化技术代替传统的纯机械技术。馈源舱在六根悬索驱动下做跟踪射刻焯宓脑硕该方案没有采用馈源背架结构,悬挂馈源结构的重量从】纸档搅郑岛,其采用,缍热崴骺刂评≡瓷柙硕拇蟮ㄉ柘牒屠≡唇峁构饣缫惶寤计思路引起了团内外同行专家的广泛兴趣和关注,铍评价为“变革式创新设计一¨”由于舱索系统具有非线性、大滞后、犬惯性和弱刚度的特点,且受到风荷等外界干扰,因此,仅靠悬索的控制难以使馈源达到亩ㄎ痪ǘ取6源耍南的精调教ㄗ酉低匙槌伞2⒘P鳎≡床沼柘低程峁┙洗蟮墓ぷ骺占洌实现馈源轨迹跟踪的粗调;精调平台子系统在粗调的基础上,实现高精度郊独≡粗赶蚋傧低车氖据乃疞—图
问题的提出化创新.∽椋迪终缮鋐乜望远镜馈源指向跟踪系统的高精度轨迹跟踪控制,因此,项目组决定在西安电子科技电滦G细癜凑毡壤ㄔ煨碌姿醭年利用改造的北京理工大学的甀型变轴数控机床,构建了精调甲台,并与一级粗调系统进行了联动,实现了大射筷毒道≡粗赶蚋傧低车构您,取得了较好的理论和实验效果但足,受制于当时的技术条件的限制,该系统存在一些不足之处,下面从硬件和软件两方面做简要介绍。硬件方面,该精调教ǹ刂葡低车挠布峁谷缤尽该系统硬件主要由::嚎鼗一W;籸疉ā定时卡、陌块三轴正交编码/计数器忙和交流伺服驱动器等组成【。4迂柚锌梢钥札菡飧龃葱路桨福伪ρ医淌诩捌淞斓嫉摹毙乱淮笊涞缤毒倒饣缫惶并建造了米径的缩比模型的,进行了大量的≯:验,耿得了令人满意涡成果。随后,项目组承担了,下一阶段的任务,新任务对馈源指向跟踪系统提出了更高的要求,将天顶角提高到度,对模型的棚似比也提出了明确的要求。而原仃的米缩尺比模型的各翻:分,并未严格按比例建造,如:舱和锁的直住都偏大。比模型。其中,精调教ㄒ残柚匦驴7ⅰR蛭#械钠教ㄊ莇京理:大学的数控并联机床的基础上研制的,它的体积和重量均不满足新的要求,性能灿写岣摺段:墨岩教授领导的一新一代大射电望远镜光机电一体化创新设计一项目编在出,该系统是一个传统的专用运动控制系统,它采用一/一模拟模拟量通讯界面,/、射电望远镜精调台控制系统软什没计’笛璖平台控制系统框【:】图
本文的主要工作通信能力差,且容易受干扰,可靠性差。它不具备开放式全数字运动控制系统的动控制器那样使用软件运动控制核,因此开发难度极高。硬件系统的特点决定了联动时,必须将工控机等放入馈源舱内,这导致了原有的米模型的馈源舱体积较大,不能满足模型相似比的要求。软件方面,原有系统采用2僮飨低常珺控制算法等都必须由机中的上位软件来实现。这一方面增加了软件的开发难度;另一方面,完全由软件了实现这些功能,必将影响系统的性能和可靠性。望远镜馈指向跟踪系统的构想,取得了较好的效果。但是还存在以下四个需要解①原有系统硬件较复杂,采用模拟量通讯,可靠性较差;②主要控制功能均由软件实现,性能受到一定的影响,有待提高;③工控机、驱动器等都需要放入馈源舱内,占用空间较大,一方面,无法放入新的直径为一米的半球形馈源舱内,另一方面,系统调试和实验操作均④软件的人机界面不够友好。在分析了原有的教ǖ目刂葡低车挠湃钡愕幕∩希杓撇⑹迪特点。其采用作为控制平台,但没有使用专用的运动控制卡,亦未像型运它的控制周期较长,只能达到毫秒,影响了控制性能的提高。此外,模拟接口的连接距离非常有限,且连线很多,对噪音敏感,不能支持设备讯号输入输出,