Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Кучмин Андрей Юрьевич. Управление зеркальной системой радиотелескопа миллиметрового диапазона : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 Санкт-Петербург, 2007 179 с., Библиогр.: с. 173-179 РГБ ОД, 61:07-5/4740

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Решение задач астрономии, связанных с освоением космического пространства на сверхдальних расстояниях во Вселенной, требует создания больших полноповоротных радиотелескопов (РТ) с размерами зеркал до 100 м, способных принимать сигналы в миллиметровом (мм) диапазоне (1-Ю мм) с плотностью потока до 10~30 ВтЛгГц, что на 3 порядка ниже, чем для современных РТ сантиметрового диапазона Вариант построения эквивалентного РТ как зеркальной системы, включающей несколько антенн меньшего размера с суммарной площадью апертуры равной или большей, чем одного крупного РТ, не может быть реализован из-за того, что эти антенны при таких малых значениях плотности потока не могут собрать мощность сигнала, достаточную для преодоления порога чувствительности приемников

Известно, что при фиксированной длине волны, с увеличением размеров РТ уменьшается ширина диаграммы направленности (ДНА) Это приводит к более высоким требованиям к точности наведения зеркальной системы (ЗС) РТ При этом в мм диапазоне существенно проявляются нелинейные эффекты (квантование датчиков, ограничения на фазовые координаты, узкая линейная зона регучятора из-за больших коэффициентов усиления, сухое трение), не позволяющие использовать аналитические методы синтеза регуляторов Поэтому требуется разработка более адекватных моделей РТ и методов управления, которые смогут обеспечить наведение РТ с требуемым качеством

Все вышесказанное свидетельствует об актуальности разработки более эффективных методов управления большими полноповоротными РТ, чем существующие

Цель диссертационной работы:

Разработка методов управления и автофокусировки зеркальной системы радиотелескопа для компенсации влияния ошибок наведения и деформаций его конструкции на качество приема радиосигнала

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи

  1. Разработать математическую модель радиотелескопа как идентификатор не-измеряемых координат его вектора состояния

  2. Синтезировать систему управления главным зеркалом радиотелескопа

  3. Синтезировать систему автофокусировки зеркальной системы радиотелескопа

  4. Разработать методику оценки качества системы управления

Методы исследования. В работе использовались методы теории оптимального управления, автоматического управления, методы прикладной и теоретической механики Все расчётные исследования выполнены в системе MATLAB и ее приложении Simulink

Научная новизна полученных в работе результатов состоит в следующем

1 Разработан метод автофокусировки зеркальной системы радиотелескопа для компенсации влияния ошибок наведения и деформаций его конструкции на качество приёма радиосигнала, включающий

1 1 Методику построения математической модели пространственной металлоконструкции (ПМК) РТ, связывающей все ее основные формы колебаний как механической системы и предназначенной для функционирования в системе управления в реальном времени в качестве идентификатора неизмеряе-мых координат вектора состояния,

1 2 Методику построения электродинамической модели (ЭДМ) ЗС, позволяющую по измеренным значениям деформаций элементов ЗС и ошибкам наведения рассчитать координаты точки с максимальной интенсивностью электромагнитного поля принимаемого излучения, в которую необходимо переместить облучатель радиоприемника для улучшения качества приема,

  1. 3 Методику синтеза системы управления адаптивной платформой облучателя (АПО), для его перемещения в точку с максимальной интенсивностью электромагнитного поля

  2. Развит метод оптимального управления нелинейным динамическим объектом (ДО) для его перевода из текущего состояния в желаемое по критерию максимального быстродействия при линейных ограничениях на фазовые координаты и управляющие воздействия с нелинейной эталонной моделью Данный метод был применен для управления приводами главного зеркала (ГЗ) 70-метрового РТ

  1. Развит метод релейного управления ДО с использованием функции Ляпунова с ограничениями в виде штрафных функций экспоненциального вида от фазовых координат, как функционала качества Данный метод был применен для управления АПО и контррефлектором (КР) 70-метрового РТ

  2. Для матричного радиоприёмника (МП) предложен способ реконструкции радиосигнала, основанный на последовательной записи кадров сигнала с МП и использовании информации, получаемой с помощью электродинамической модели, о влиянии ошибок наведения и деформаций конструкции для компенсации искажений в каждом кадре Способ позволяет снизить требования к точности наведения ГЗ

Практическая ценность

  1. Проведенные исследования стали основой для создания системы управления большим РТ миллиметрового диапазона

  2. Применение автофокусировки облучателя позволило повысить точность наведения до 0 5" без ветра, и 1 6" при скорости ветра 5 м/с для 70-метрового радиотелескопа РТ-70 и снизить требования по точности к приводам наведения ГЗ с Г'до5"

  3. Применение предложенного способа реконструкции радиосигнала позволяет снизить требования к точности наведения 70-метрового радиотелескопа РТ-70 с 1" до 10" для точечных источников

4 Разработано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение
для моделирования и управления нелинейными распределенными электро-

механическими объектами и проведена его апробация на предприятии КБСМ, в лаборатории методов и средств автоматизации ИПМАШРАН

Достоверность научных результатов и рекомендаций определяется строгостью используемого в работе математического аппарата, применением обоснованного современного пакета для численного анализа MATLABXSimulink и сравнительным анализом результатов, полученных в диссертационной работе, с имеющимися экспериментальными данными

Положения, выносимые на защиту:

  1. Метод автофокусировки зеркальной системы радиотелескопа для компенсации влияния ошибок наведения и деформаций его конструкции на качество приема радиосигнала

  2. Метод оптимального управления нелинейным динамическим объектом для его перевода из текущего состояния в желаемое по критерию максимального быстродействия при линейных ограничениях на фазовые координаты и управляющие воздействия с нелинейной эталонной моделью

  3. Метод релейного управления динамическим объектом с использованием функции Ляпунова с ограничениями в виде штрафных функций экспоненциального вида от фазовых координат, как функционала качества

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены на

  1. 4-й международной школе-семинаре БИКАМП '03 2003,

  2. 7-й научной сессии аспирантов и соискателей ГУ АЛ, СПб, 2004 г ,

  3. 2-й Всероссийской научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB», 25-26 мая 2004, Москва, Институт Проблем Управления Российской Академии Наук (ИПУ РАН),

  1. V Международной конференции по теории и технике антенн, Киев, Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт", 2005 г,

  2. 8-й научной сессии аспирантов и соискателей ГУАП, СПб, 2005 г ,

  3. X Международной конференции им Острякова, СПб, «Электроприбор» 2006 г.

  4. На конференции «Завалишинские чтениях'07», СПб, ГУАП, 2007 г ;

  5. На рабочих совещаниях, посвященных ходу реализации программы РАН, проводившихся в Институте проблем машиноведения РАН, АО "КБ специального машиностроения" (КБСМ), СПбГПУ и Астрокосмическом Центре ФИАН (С -Петербург, 2002-2007 гг),

  6. На научных семинарах кафедры "Управление и информатика в технических системах» ГУАП (2002-2007 гг )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы Объем работы составляет 179 страниц, включая 75 рисунков и б таблиц Список использованных источников включает 97 наименований

Подобные работы
Артеменко Юрий Николаевич
Исследование и разработка информационно-измерительной системы радиотелескопа миллиметрового диапазона РТ-70
Ефимов Денис Валентинович
Робастное и адаптивное управление колебательными режимами нелинейных систем
Ляшенко Елена Александровна
Управление системами со случайными параметрами и мультипликативными шумами с применением к оптимизации инвестиционного портфеля
Скоз Елена Юрьевна
Иерархический метод структурного синтеза системы "Управление проектом"
Ефимова Надежда Леонидовна
Управление системой обслуживания автоперевозок в регионе
Олейников Антон Владимирович
Управление системой профилактики на транспорте
Склярова Татьяна Петровна
Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]
Колос Елена Анатольевна
Организационно-экономическое управление системой социальной защиты населения в условиях переходной экономики : на примере Республики Казахстан
Шапошников Сергей Валентинович
Управление системой мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (На примере Ленинградской области)
Батчиков Сергей Анатольевич
Управление системой российско-кубинского экономического сотрудничества

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net