收藏本站
《华中科技大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

星载红外光谱仪干涉分系统的控制技术研究

施宇锋  
【摘要】:傅里叶变换红外光谱仪作为一种高分辨率的光学探测仪器,广泛应用于大气成分的监测,对于气象分析、生态环境的保护具有重要作用。干涉仪分系统作为光谱仪的核心部件,其光程差的大小、光程差速度的稳定性、空间环境运行的可靠性对光谱仪的性能(尤其是光谱分辨率)具有决定性意义。在此背景下,本文针对旋转式干涉仪系统设计了相应的控制系统及其仿真平台,并对光程差速度的稳定性控制策略和空间环境的容错方法进行了研究。 根据傅里叶变换红外光谱仪的工作原理及其干涉控制系统的需求,利用Synopsys Saber仿真环境搭建了相应的仿真平台,实现了光、机、电、控制等的一体化联合仿真,为后续的控制策略研究与空间环境模拟仿真实验提供了基础。 针对旋转式干涉仪控制系统的时变参数问题,提出了一种模糊积分滑模变结构控制策略。通过设计含有光程差速度误差积分的滑模控制,降低了光程差速度的稳态跟踪误差。利用设计的积分滑模切换面作为模糊控制的输入,简化了模糊推理规则的复杂度,同时将模糊输出作为滑模切换控制的调节因子,降低了滑模的抖振,进一步提高了光程差速度的跟踪精度。 在特征建模理论的基础上,提出了一种基于特征模型的自适应离散滑模变结构控制策略。采用特征建模的方法,建立了以光程差速度为状态变量的降阶时变离散化特征模型,且能够与原系统保持性能等价。通过该离散化建模方法,减小了离散系统对滑模变结构控制的影响。并针对该特征模型,设计了相应的离散滑模变结构控制,利用垂直投影的梯度参数估计法对特征模型中的时变参数进行自适应估计,平滑了滑模变结构的控制输出,提高了数字化离散控制下的光程差速度的跟踪精度。 通过分析空间微重力、微振动的干扰影响,建立了各自的力矩干扰模型。针对空间环境干扰,基于上述两类滑模变结构控制,进行抗干扰控制设计。在建立的仿真平台上,针对两类控制策略进行抗干扰对比仿真,估计出各自的最大抗扰能力,突出了基于特征模型的自适应离散滑模变结构控制的优秀性能。 针对复杂空间环境对干涉仪分系统造成的可预知、不可预知和单粒子翻转事件等瞬时故障,提出了一种基于人工神经网络的双层智能自适应容错控制方法。在系统性能层面,设计了基于模型误差检测机制进行故障检测,并结合故障模式匹配与RBF神经网络分别对可预知和不可预知故障进行诊断。在此基础上,设计基于趋近律的滑模容错控制器。在软件代码层,提出了针对关键单元的CFCSS加固,并结合性能层闭环检测的控制流错误检测方法,解决了CFCSS检测算法在实际应用中的标签受限问题。通过双层容错技术,提高了系统的安全可靠性。 设计、开发了干涉仪分系统的硬件控制器,并搭建了实际的傅里叶变换红外光谱仪平台,对设计的基于特征模型的自适应离散滑模变结构控制进行实验测试,验证了该控制策略的有效性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH744.1;TP273

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王俊;程龙;;Boost变换器滑模变结构控制策略的研究[J];电源世界;2011年07期
2 张伦健;刘建坤;侯圣语;;基于滑模变结构控制的直驱永磁风力发电系统研究[J];机电元件;2011年03期
3 贾宇辉;李剑林;王孝洪;田联房;;PWM整流器滑模变结构控制算法研究[J];电测与仪表;2011年07期
4 陈灵;黄运生;陈学;;基于滑模变结构的开关磁阻电机角度控制[J];微计算机信息;2011年07期
5 于欣;王随平;张佳洁;;深海底机器人行走防滑控制[J];伺服控制;2011年03期
6 高芳征;尚艳玲;袁付顺;王丽丽;;一类不确定网络控制系统的滑模变结构控制[J];河南科技大学学报(自然科学版);2011年04期
7 张晓光;赵克;孙力;安群涛;;永磁同步电动机滑模变结构调速系统新型趋近率控制[J];中国电机工程学报;2011年24期
8 张细政;王耀南;;基于模糊逻辑的变速双馈风力发电系统级联滑模鲁棒控制[J];电工技术学报;2011年07期
9 王志宇;王长松;范普成;王辉;;基于滑模变结构的永磁同步电机调速系统设计[J];微电机;2011年06期
10 秦昌龙;;基于改进型滑模变结构的TCR型SVC控制策略研究[J];变频器世界;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王树彬;黄鹤;韩笑冬;王执铨;;一种基于细化故障的容错控制设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 刘伟;汪志鸣;;数据包丢失的不确定奇摄动网络化容错控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 王敏;臧曙;周东华;;非线性动态系统的容错控制[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
5 李岳明;郭冰洁;庞永杰;;滑模变结构控制削弱抖振的一种方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 章国江;郑凯;贺风华;陈松林;;一类Lagrange运动控制系统的非平滑滑模变结构控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 罗小元;武晓晶;关新平;;一类非线性时滞系统基于观测器的自适应容错控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 逄海萍;郭淑霞;;PWM直流伺服系统的滑模变结构控制[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
9 赵丹;谈振藩;;声纳基阵姿态稳定系统的滑模变结构控制[A];第二十二届中国控制会议论文集(上)[C];2003年
10 黄力民;;部分变元稳定性方法在容错控制中的应用[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 施宇锋;星载红外光谱仪干涉分系统的控制技术研究[D];华中科技大学;2012年
2 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 许域菲;近空间飞行器非线性容错控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 金小峥;基于自适应技术的分布式系统容错控制[D];东北大学;2010年
5 闫鑫;基于滑模的航天器执行机构故障诊断与容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 吴军生;时滞系统容错控制若干方法研究[D];上海交通大学;2009年
7 王德军;故障诊断与容错控制方法研究[D];吉林大学;2004年
8 赵峻;基于学习方法的非线性系统主动容错控制研究[D];中国矿业大学;2010年
9 黄鹤;几种网络控制系统的故障检测与容错控制研究[D];南京理工大学;2009年
10 王向;复杂非线性系统智能故障诊断及容错控制方法研究[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程应峰;基于逆系统多模型主动容错控制方法研究[D];兰州理工大学;2011年
2 郑叶飞;基于模型的集散系统智能化容错控制[D];上海海运学院;2000年
3 蔡海鹰;散货码头集散控制系统的容错控制[D];上海海运学院;2001年
4 任俊超;广义系统的容错控制[D];广东工业大学;2003年
5 杨虹;时滞系统的鲁棒容错控制研究[D];南京理工大学;2004年
6 谈苑华;面向极端制造装备的液压巨系统的容错技术研究[D];重庆大学;2010年
7 金路;减摇鳍故障诊断及容错控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
8 许德智;基于逆系统方法的主动容错控制研究[D];兰州理工大学;2010年
9 冯冲;串级系统主动容错控制设计[D];大连理工大学;2004年
10 史运涛;故障诊断与容错控制在电厂热工系统中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026