高精度天线伺服控制系统基础理论与方法
批准号:
61933006
项目类别:
重点项目
资助金额:
298.0 万元
负责人:
苏为洲
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏为洲
中文摘要
本项目旨在针对大型科学工程和移动卫星通讯等领域中高精度天线伺服控制系统设计中提出的工程问题,运用系统辨识、鲁棒与最优控制理论给出切合实际的解决方案;并在此基础上进一步深化天线伺服系统在系统建模、控制器设计等方面的理论研究,运用频域分析理论提出适合基于工程实测数据进行有效性验证的系统建模和控制器设计方法,从而加强现代控制理论中现有设计方法与工程应用的联系;提出可以指导工程设计的具体方案,并进行相应的工程验证。我们将着重进行以下几方面的工作:一、系统模型品质的频域分析,工程对象中不确定性的数学描述与工程验证;二、研究鲁棒与最优控制中设计指标的工程意义,以及与传统频域指标,如:系统带宽、稳定裕量之间的定量关系;提出适用于实际工程的控制器设计方案;三、针对大型的科学工程等(如:平方公里阵SKA节点15米口径天线、新疆奇台110米天线、移动卫星通讯中的车载天线)方面需求,进行相关工程验证和实施。
英文摘要
This project aims to solve the engineering problems raised in the design process of high-precision antenna servo control system in the fields of large-scale scientific engineering projects and mobile satellite communication, and gives practical solutions by using system identification, robust and optimal control theory. On this basis, the theoretical research on system modeling and controller design of antenna servo system is further deepened, and the system modeling and controller design method suitable for validity verification based on engineering measured data is proposed by using frequency domain analysis theory, thus strengthening the connection between existing design methods and engineering applications in modern control theory. We propose specific solutions that can guide engineering design, and carry out corresponding engineering verification. We will focus on the following aspects: First, the frequency domain analysis of the quality of the system model, the mathematical description and engineering verification of the uncertainty of the object in the project; Second, study the engineering significance of the weight parameter in the quadratic optimal index, and corresponding optimal controller and closed-loop system performance analysis, especially the quantitative relationship between these performances and traditional frequency domain indicators, such as system bandwidth and stability margin; Third, perform the corresponding engineering verification and implementation for the requirements of the large-scale scientific projects, e.g. the node project in the square-kilometer array SKA synthetic aperture antenna, the 110-meter antenna in Xinjiang Qitai, and the high-precision antenna servo in mobile satellite communication.
本项目旨在针对大口径射电望远镜天线伺服控制系统设计中的高品质指向控制问题,运用系统辨识、鲁棒与最优控制理论给出切合实际的解决方案;并在此基础上进一步深化天线伺服系统在系统建模、控制器设计等方面的理论研究,运用频域分析理论提出适合基于工程实测数据进行有效性验证的系统建模和控制器设计方法。.在理论方面,我们主要取得了下面三方面的成果:.一、多目标互补控制(MOCC)。提出了一种用于线性时不变系统的新型多目标控制框架,该框架有可能规避传统控制方法中固有的期望性能和鲁棒性之间的典型冲突关系, 通过多回路设计实现系统性能和鲁棒性的互补。.二、面向渐近跟踪问题的广义尤拉参数化设计方法。针对渐近跟踪问题提出广义尤拉参数化控制器,并给出了这类参数化控制器存在的充要条件。为渐近跟踪问题的鲁棒与最优设计提供完成的理论依据。.三、机电网络化控制系统的时延分析和设计技术。针对网络化天线(阵列)指向控制系统中,由于多层数据交互机制和异步工作模式产生的网络不确定性,我们提出了全新的信道随机传输时延模型,解决了过去二十多年里一直困扰网络控制的随机数据传输建模问题。由此,我们得到了这类网络化系统的均方稳定的充要条件。.在应用方面,主要有下面两方面的成果.一、面向天线伺服等机电系统的建模问题给出了一个系统性的解决方案;.二、天线伺服控制系统设计平台,并在多项工程应用中得到成果应用。如国天眼30米口径天线伺服控制系统;微电机模组伺服控制;激光晶振伺服控制等。其中30米口径天线伺服控制实测效果:新控制器伺服带宽大于0.2Hz,PI控制器伺服带宽0.08Hz。这一关键指标远超国内同类设备水平。微电机模组控制器实测扰动抑制性能:该控制器扰动抑制性能强于-36db与国际一流产品持平。. 项目执行过程中,项目组组织了5次大型研讨会,邀请专家约50人次。培养硕士研究生15名,博士研究生3名;在读硕士研究生15名、博士研究生3名。发表论文39篇,申请专利31项。
信道随机时延等网络不确定性下的均方线性最优控制
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批准号:61673183
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:苏为洲
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依托单位:
网络化反馈系统中的动态量化器设计和最优估计
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批准号:61273109
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2012
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负责人:苏为洲
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依托单位:
网络环境下融合通信参量的系统控制理论与方法
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批准号:60834003
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2008
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负责人:苏为洲
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依托单位:
网络反馈系统的性能极限与相关的最优设计方法
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批准号:60774057
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2007
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负责人:苏为洲
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依托单位:
具有不确定性或干扰的反馈系统的性能极限
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批准号:60474028
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项目类别:面上项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2004
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负责人:苏为洲
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依托单位:
国内基金
海外基金