[發明專利]一種天線反射器形面控制系統與方法

在審

• 申請號: 201910839983.0
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110534914A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 譚述君;宋祥帥;吳志剛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14
• 代理公司: 21235 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 蓋小靜<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種天線反射器形面控制系統，其特征在于，包括天線反射器、形面測量系統、壓電作動器、PC機、控制器，所述壓電作動器安裝在天線反射器上，通過壓電作動器的伸長或縮短控制天線反射器的形面；所述形面測量系統實時測量反射面傳感點的坐標信息，并將坐標信息通過串口傳輸到PC機；所述PC機根據坐標信息解算最優控制電壓并通過串口至控制器；所述控制器與壓電作動器相連，將電壓信號加載到壓電作動器上，從而實現天線反射器形面精度的在線測量和調整。

2.根據權利要求1所述一種天線反射器形面控制系統，其特征在于，所述壓電作動器為PZT壓電作動器。

3.根據權利要求1所述一種天線反射器形面控制系統，其特征在于，所述形面測量系統為DIC高精度動態攝影測量系統。

4.一種天線反射器形面控制方法，其特征在于，為基于影響系數矩陣模型的閉環形面控制方法，具體包括如下步驟：

1)測量天線反射器的影響系數矩陣B_u；

2)設定初始電壓向量u₀和目標形面；

3)形面測量系統測量天線反射器當前形面；

4)根據測量的數據計算當前的期望位移z_d,i與形面精度

5)判斷形面精度是否小于設定精度P^RMS，如果執行第3步；否則執行下一步；

6)定義誤差函數和約束條件，采用最小二乘法求解壓電作動器的最優電壓；

7)最優電壓信號通過控制器功率放大加載到壓電作動器上；

8)繼續執行第3步。

5.根據權利要求4所述一種天線反射器形面控制方法，其特征在于，通過影響系數矩陣B_u建立所述壓電作動器輸入電壓與天線反射器變形之間的線性關系，其表達式為

z_r＝B_uΔu (1)

式中：z_r為反射面傳感點的z向位移變化量；Δu為壓電作動器輸入電壓變化量；B_u為影響系數矩陣。

6.根據權利要求5所述一種天線反射器形面控制方法，其特征在于，為了量化第i次迭代的當前形面偏離期望形面的位移變化，將誤差函數定義為：

J_i＝(z_r,i-z_d,i)^T(z_r,i-z_d,i)(i＝0,1,2,...m) (2)

式中：z_r,i為第i次迭代后反射面傳感點的z向位移變化量，z_d,i為第i次迭代后天線反射器的期望位移；下標i代表第i次迭代；

將式(1)代入式(2)，誤差函數表示為

J_i＝(B_uΔu_i-z_d,i)^T(B_uΔu_i-z_d,i)(i＝0,1,2,...m) (3)

壓電作動器電壓應滿足約束條件：

u_min-u_i≤Δu_i≤u_max-u_i (4)

式中：u_min和u_max分別為壓電作動器允許最小加載電壓和最大加載電壓；u_i為第i次迭代的壓電作動器電壓，其中u₀為壓電作動器的初始電壓。

7.根據權利要求6所述一種天線反射器形面控制方法，其特征在于，采用最小二乘法求解壓電作動器的最優輸入電壓Δu_i，則壓電作動器電壓更新公式為：

u_i+1＝u_i+Δu_i (5)。