[發明專利]一種測控集成的大型天線自適應抗風擾系統及設計方法

有效

• 申請號: 201910055912.1
• 申請日: 2019-01-19
• 公開（公告）號: CN109884593B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 梁威;黃進;張潔
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/03
• 分類號: G01S7/03;H01Q1/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種測控集成的大型天線自適應抗風擾系統的設計方法，其特征在于，所述測控集成的大型天線自適應抗風擾系統設置有：

在地面設置圓形滑軌，并在其上安裝4個驅動器，用繩索連接驅動器和反射面邊緣，工控機發送控制指令給驅動器驅動繩索，在反射面邊緣處施加繩索張力；

所述測控集成的大型天線自適應抗風擾系統的設計方法包括：

第一步，在反射面上布置加速度計實時獲取測量點加速度；

第二步，根據天線的結構尺寸設計并加裝帶有滑軌的4繩索驅動機構；

第三步，基于測點加速度測量和考慮力等效識別的低階柔性模型，通過一種類卡爾曼觀測器實時觀測風力和繩索張力產生的振動狀態；

第四步，基于觀測的振動狀態，通過線性二次調節器控制繩索張力進而抑制反射面振動變形；

第五步，將第一步、第三步的測量系統和第二步、第四步的控制系統集成為自適應抗風擾系統，并將相關程序編寫入工控機用于實際工程中；

所述測控集成的大型天線自適應抗風擾系統的設計方法的第三步包括以下步驟：

(1)建立在三維空間的連續時間動力學模型，輸入為空間分布的瞬態風力和繩索張力，輸出為測量點加速度值，獲得天線反射面的振動狀態；輸出還有所有節點的位移值，評估由于天線反射面振動變形所產生的指向偏差：

(2)引入模態疊加法，將連續動力學模型寫成狀態空間方程，并離散化，得到天線的低階柔性模型；

(3)得到x_k，先對F_k進行識別；等效前后模態力相同：

對于狀態觀測器設計，新的狀態方程為：

x_k+1＝Ax_k+BF_k+w_k＝Ax_k+B_e1F′_k+w_k；

B_e1＝B_□B_F,B＝[B_X?B_Y?B_Z]；

□可以為X，Y和Z中的任意一個，B_□∈{B_X,B_Y,B_Z},B_F為q個等效力的位置矩陣；如果將力等效到X方向，那么B_□為B_X，B_F中的B_□ij為B_Xij，如果第j個等效力作用于第i個節點，那么B_Xij＝1，否則B_Xij＝0；

理論的等效力為：

F′_k＝B_e1⁺BF_k；

其中為B_e1的偽逆；

系統輸出公式變為：

a_k＝C_ax_k+DF_k+v_k＝C_ax_k+D_e1F′_k+v_k；

D_e1＝DB⁺B_e1；

然后基于加速度測量點和由A，B_e1，C_a和D_e1構成的考慮力等效識別的低階柔性模型，等效力和系統振動狀態的估計值x_k|k被一種無偏最小方差觀測器先后得到；

所述測控集成的大型天線自適應抗風擾系統的設計方法的第四步包括以下步驟：

對于繩索張力控制器設計，新的狀態方程為：

B_e2＝I；

基于線性二次調節器，能夠抑制振動的狀態力根據振動狀態的估計值x_k|k獲得：

繩索張力T_k產生

然后4個繩索張力通過下式獲得：

T_k＝-(BB_T)⁺K_LQRx_k|k；

將控制量變為繩索變形量，并引入飽和器限制繩索張力：

最終建立繩索張力控制器。