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《西安电子科技大学》 2003年
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大射电望远镜馈源舱支撑结构的减振与测量

董志强  
【摘要】: 本文是大射电望远镜(Large Radio Telescope)馈源舱支撑结构预研工作的组成部分,主要涉及馈源舱的减振与馈源舱位姿的测量两部分内容。 一.馈源舱的减振是本文的主要工作。利用有限元方法,模拟馈源舱支撑结构在风荷作用下的动力响应,在此基础上,讨论了多调谐质量阻尼器(MTMD)的特性及其在抑制馈源舱振动中的应用。具体内容如下: 1.通过优化策略,迭代求解出馈源舱支撑结构的静平衡位置,可使六根悬索的受力尽可能均匀一致。采用修正的Davenport风速谱模拟随机风,得出了馈源舱支撑结构在不同风速作用下的位移时程。 2.分析了单自由度结构附加MTMD后的频响特性,讨论了MTMD的质量、数量、控制频带宽度、阻尼比等因素对减振效果的影响。 3.采用多组MTMD抑制馈源舱的振动,分析了MTMD的组数、频率、质量、阻尼比等因素对馈源舱位移谐响应的影响。以基于Davenport风速谱的位移谐响应根方差为目标函数,应用遗传算法,在频域上获得了MTMD的最优参数值。 4.以馈源舱振幅的极小值作为目标函数,采用调优法,在时域上获得MTMD的最优参数值。 5.当馈源舱在观测轨迹的不同位置时,分析了系统在模拟风荷作用下的振动特性,并讨论了MTMD的适用性。 6.当馈源舱沿天文观测轨迹运动时,通过Fourier分析确定出MTMD的控制频带,实验结果表明,MTMD可有效抑制馈源舱在运动过程中的振动。 7.当馈源舱在不同位置受到冲击激励时,分析了MTMD的减振效果,实验结果表明,采用MTMD可有效抑制冲击激励引起的振动。 二.为了实现对馈源舱的高精度控制,需要精确测量馈源舱上不共线的三个目标点的坐标,实时确定馈源舱的位置和姿态。本文采用如下两种测量方法,并对测量结果进行了小波去噪处理: 1.立体视觉测量方法:采用三部CCD摄像机,每个摄像机同时跟踪两个目标点,每两个摄像机确定一个目标点的世界坐标。结合相关性跟踪算法、质心跟踪算法、置信度融合、目标和波门预测等技术,实现了抗干扰的动态多目标跟踪和高精度测量。 2.激光测量方法:采用三台激光全站仪,动态跟踪并测量馈源舱上三个棱镜中心点的坐标,并通过坐标变换得到馈源舱的位置与姿态。 西安电子科技大学博士论文 3.由于立体视觉和激光全站仪测量得到的坐标均有误差,采用小波去噪技 术降低测量误差,可更精确地确定馈源舱的位置及运行轨迹。 在完成上述理论工作的基础上,在西安电子科技大学馈源舱支撑结构50米 室外模型上实施了大量实验,取得了众多实验数据,结果表明,采用MTMD抑 制馈源舱的振动、立体视觉和激光全站仪测量目标点的坐标及小波去噪均为有效 的方法,为将来应用于500米射电望远镜的减振和测量,奠定了一定的理论基础。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TH751

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