大型球面射电望远镜仿真模型设计
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技术综合
1 引言
2 仿真模型介绍
图1 仿真模型系统结构框图
- 验证馈源在六根悬索同时作用下运动时的协调性,即能否在预定的时间将馈源拖动到预定的位置范围内并保证馈源的姿态。
- 用悬索来实现精确的位置控制,目前国内外尚无这方面的先例。因此,需要通过实验来验证柔索控制位置的效果和所能达到的精度。
- 目前已经对馈源和悬索构成的系统进行了非线性静、动态力学分析,对在风荷作用下馈源和悬索系统的响应也进行了分析。由于这些分析都是在一定的理论假设下做的(比如,悬索按照悬链线进行分析),这些假设是否与实际情况相符,理论分析的结果是否与实际情况一致,都需要通过实验进行确认。
- 由于悬索系统是一个缓慢非线性时变系统,系统的精确模型又难以得到,采用的控制方法是否有效,也需要在模型中得到验证。
3 馈源舱结构
1=0.08539Hz,f2=0.164Hz,f3=0.168Hz。对于索长已变,索截面积已变,舱体已缩小的模型系统来说,让模型的前三阶频率在量级上与实际系统的相当,就可认为刚度等效。实现时可先给定索长,索的截面积,舱体的直径,通过调整舱体及内装馈源的总重量,试算模型的前三阶频率。
4 伺服电机控制系统
- 伺服电机数字控制系统结构
- LT模型中伺服电机的数字控制系统的结构如图2所示。它由8098单片机接口电路、功率放大器、伺服电机、减速器、悬索曳引装置以及角位移检测器和角速度检测器组成的以角位移为主反馈回路、角速度为副反馈回路的串级控制系统。
图2 伺服电机数字控制系统结构框图
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图3为伺服电机数字控制系统硬件结构图。其中主要包括:8098最小系统,位置和速度检测电路,保护信号处理电路,D/A转换输入电路等。
图3 伺服电机数字控制系统硬件结构图
图4 伺服电机数字控制系统方块图- 特性及控制算法
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伺服电机数字控制系统是由角位移反馈和速度反馈组成的串级控制系统。角位移反馈是伺服系统的主反馈回路,速度反馈为副反馈回路。其控制系统的方块图如图4所示。G
p1(S)是直流伺服电机特性;Gp2(S)是减速器特性;Kq是光电编码器特性;0.25Kv是测速发电机和电压变换特性;Kc1,Kc2Gc(s)是控制算法特性,Kc1和Kc2为比例控制系数,Gc(s)为控制系统的动态校正特性。由于对象特性Gp1(S)Gp2(S)为二阶特性,并采用了比例微分反馈,所以动态校正特性Gc(s)可采用比例积分控制算法,即选取为: -
G
c(S)=1+ 1 T1s式中T1—积分时间常数 -
实际上采用比例积分特性与比例微分反馈,即构成了PID控制算法。其K
c1,Kc2,T1控制参数通过系统控制指标和对象特性离线整定或在线整定。
图5 复合控制示意图
5系统控制算法
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