Повышение точности слежения приводов систем космического радиовидения методами оптимального и адаптивного управления на основе нейронных сетей

• Автор: Ванин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 241 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных обозначений, сокращений и единиц измерения

Введение

Глава 1. Исследование вопросов построения системы космического

радиовидения на базе радиотелескопа РТ

1.1. Использование радиолокационных систем для слежения за космическими летательными аппаратами

1.2. Цель и задачи диссертационной работы

1.3. Математическая модель системы управления

1.4. Анализ причин снижения качества регулирования на высоких скоростях

1.4.1. Оценка погрешностей измерительной системы

1.4.2. Исследование влияния динамических факторов
Выводы по главе
Глава 2. Разработка методов повышения точности работы приводов
системы космического радиовидения
2.1. Снижение влияния медленно меняющихся внешних воздействий
2.2. Анализ способов борьбы с вибрациями
2.3. Применение приводов антенны в качестве активных виброгасителей
2.4. Оценка и прогнозирование влияния вибраций
2.5. Применение нейронной сети Вольтерра для прогнозирования виброперемещений
2.6. Метод выбора размерности нейронной сети Вольтерра
Выводы по главе
Глава 3. Разработка методов поиска и сопровождения космических
летательных аппаратов
3.1. Анализ задач траекторией обработки в системе космического радиовидения

3.1.1. Расчет программной траектории слежения
3.1.2. Динамические ограничения программной траектории
3.2. Метод анализа эффективности поисковых траекторий
3.2.1. Формирование поисковых траекторий
3.2.2. Метод оценки качества поисковых траекторий
3.2.3. Оценка качества поисковых траекторий
3.3. Оптимизация расчета программной траектории по времени
3.3.1. Формирование оптимальной по быстродействию программной траектории
3.3.2. Движение антенны при достижении ограничений
3.3.3. Аппроксимация поверхности переключения
Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальное исследование методов и алгоритмов работы
системы космического радиовидения
4.1. Программное обеспечение управляющего комплекса
4.2. Интерфейс управления оператора
4.3. Экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов системы управления приводами
Выводы по главе
Выводы и заключение
Литература
Приложение 1. Протокол взаимодействия реального времени СР9Ь
Приложение 2. Программный комплекс управления приводами
антенны радиотелескопа
Приложение 3. Программный комплекс управления интерфейса
оператора

Список условных обозначений, сокращений и единиц измерения
1. Условные обозначения
v - текущая скорость движения антенны;
Фум - текущее значение угла места; фАЗ - текущее значение угла азимута;
UCK - точное значение сигнала скоростной компенсации;
UCK - значение сигнала скоростной компенсации с учетом погрешностей;
К°ск - базовый коэффициент скоростной компенсации;
щап - базовый коэффициент аналогового преобразования;
Кск - коэффициент скоростной компенсации с учетом погрешностей; цап ' коэффициент аналогового преобразования с учетом погрешностей;
заа - первая производная сигнала задания для контура регулирования положения;
Д<7 - ошибка регулирования положения;
- функция скоростной адаптации;
“а - фактическая угловая скорость вращения антенны;
Фо - начальная фаза вибрационного процесса;
и - управляющий сигнал;
и(/с) - вектор управляющих сигналов;
у() - вектор прогнозируемых сигналов; d{n) — действительное значение;
у(п) — результат прогнозирования нейронной сети Вольтерра; р - коэффициент обучения нейронной сети, вектор;

системы управления наведением и предполагает комплекс радиофизических исследований.
1.4.2. Исследование влияния динамических факторов
К динамическим факторам относятся внешние и внутренние возмущающие воздействия, действие которых обусловлено движением антенны. К основным динамическим возмущающим воздействиям относятся:
1. Взаимовлияние приводов.
2. Переменный внешний момент сопротивления среды.
3. Изменение момента инерции нагрузки привода.
4. Изменение климатических условий.
5. Вибрационные возмущения.
Вопросы взаимовлияния приводов, также как и изменение внешнего момента сопротивления среды подробно описаны в работе [48]. В результате исследований, описанных в этой работе, было установлено, что наибольшее влияние оказывает ветровое воздействие. Момент от ветрового воздействия, приведенный к валу двигателя, при максимально допустимой скорости ветра 12 м/с составляет 28 % от номинального момента двигателя. Такое существенное влияние обусловлено большой парусностью антенны. Характер ветрового воздействия принципиально случайный и степень его влияния существенно зависит от текущей ориентации зеркала антенны по отношению к набегающему потоку.
Теоретический анализ изменения момента инерции антенны представляет собой сложную задачу. Однако, путем твердотельного моделирования, можно построить зависимость момента инерции зеркала от угла места. При этом следует учитывать, что изменяется момент инерции только по отношению к азимутальной оси. В случае сложных конструкций твердотельное моделирование дает хорошие результаты оценки, однако существует более