高精度天线副面调整技术研究

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4、工程硕士学校导师姓名学校导师姓名、学校导师姓名、、、职称职称职称：职称：：：保宏教授企业导师姓名企业导师姓名、企业导师姓名、、、职称职称职称：职称：：：张录健研究员学学学学院院院院：：：：机电工程学院提交日期提交日期：提交日期：：：2015年11月AdjustmentTechniquesofhigh-PrecisionAntennaSub-reflectorAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlEngineeringB

5、yJinLeiSupervisor:BaoHongProfessorZhangLuJianResearchFellowNovember2015摘要摘要高频段、大口径成为射电天文望远镜发展的必然趋势。然而，对于大口径天线而言，由于在重力作用下，不同仰角的天线面板形变不同，为了克服面板形变对天线电性能带来的影响，需要对天线副面进行调整来抵消形变带来的影响。因此，对天线副面调整机构运动精度的研究已经成为了提高天线面板指向精度的一个关键技术。本文的研究对象是高精度天线副面调整机构。为了提高这个六自由度并联机构的运动位姿精度，在并联机构标定、运动学正逆解等理论基础上结合具体实验的情况，对

6、其运动姿态误差进行分析与总结，将影响机构姿态误差的因素分成两大类：铰链标定误差所造成的相对确定的误差以及铰链间隙、面板形变、测量误差等不确定因素引起的非线性不确定性误差。基于这两类误差的特点，分别利用以下两种方法对误差进行修正。首先针对铰链标定误差，本文提出了基于六自由度并联机构逆解的铰链标定算法，计算原始标定的铰链中心坐标与实际铰链中心坐标的误差，并模拟出实验所需数据进行仿真以验证算法有效性。基本原理是利用六自由度并联机构运动参数实测的信息来构造铰链的误差函数，以误差函数最小化为目标解算出机构的真实铰链坐标。其次针对铰链间隙、面板形变、测量误差等不确定因素引起的非线性误差，分

7、析机构运动时支腿伸缩量与支腿补偿量之间的非线性对应关系，基于这种非线性对应关系并非一一对应而是多值对应的特性，提出了基于混合密度神经网络的直接补偿法，并模拟出实验所需数据进行仿真以验证算法有效性。基本原理是利用神经网络良好的非线性拟合能力以及混合密度模型对于多值映射基于概率的选择特性，对支腿伸缩量和支腿补偿量之间的非线性多值对应关系进行训练。最后对于高精度副面调整机构的调整实验，开发并改进基于DELPHI语言的控制界面，并根据上述两种算法所需要数据的特性设计不同的实验步骤，记录收集真实的实验