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多传感器信息融合的天线促动器故障诊断

电子机械工程 2024年第3期40卷 9-16页

作者：薛松潘成辉张子涵连培园赵武林许谦王从思西安电子科技大学高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室陕西西安710071 西安电子科技大学广州研究院广东广州510555 中国航天科工集团第六研究院内蒙古航天红岗机械有限公司内蒙古呼和浩特010076 中国电子科技集团公司第三十九研究所陕西西安710065 中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011

促动器作为天线主动面的唯一调整装置,是保障天线反射面精度的关键部件,因此对促动器健康状态的监测至关重要。文中针对单个传感器诊断存在数据维度有限且现有工程数据稀缺的问题,提出了一种连续小波变换与组归一化并行卷积神经网络(Con... 详细信息

促动器作为天线主动面的唯一调整装置,是保障天线反射面精度的关键部件,因此对促动器健康状态的监测至关重要。文中针对单个传感器诊断存在数据维度有限且现有工程数据稀缺的问题,提出了一种连续小波变换与组归一化并行卷积神经网络(Continuous Wavelet Transform-Group Normalization Parallel Convolutional Neural Networks,CWT-GPCNN)的故障诊断方法。首先建立CWT-GPCNN的故障诊断模型,引用组归一化技术加快网络收敛速度并提高诊断精度;然后通过评估超参数对模型性能的影响,确定诊断的最佳模型;最后,采用促动器传动系统实验数据集对所提方法进行验证,实验结果表明所建模型具有较好的泛化能力及多传感器融合的优越性。文中对多传感器融合与单传感器的诊断性能进行了比较,结果证明了多传感器融合诊断的优越性。此外,还对CWT-GPCNN模型与其他3种信息融合模型进行了比较。CWT-GPCNN模型的准确率高达93%,表明它具有良好的诊断性能。

关键词：大口径天线促动器多传感器信息融合故障诊断

混合面板反射面天线促动器布局与结构优化设计

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电子机械工程 2024年第3期40卷 22-27页

作者：连培园韩雪赵海义姚亮薛松陶友瑞孔德庆王从思西安电子科技大学高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室陕西西安710071 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学广州研究院广东广州510555 河北工业大学机械工程学院天津300401 中国科学院国家天文台北京100101

文中针对大型主动主反射面天线在满足工程精度要求时存在形面精度冗余和成本高昂的问题,提出一种主动面板和非主动面板混合安装的反射面天线设计思想。首先,基于反射面变形区间安装主动面板和非主动面板,分析混合面板反射面天线的形面... 详细信息

文中针对大型主动主反射面天线在满足工程精度要求时存在形面精度冗余和成本高昂的问题,提出一种主动面板和非主动面板混合安装的反射面天线设计思想。首先,基于反射面变形区间安装主动面板和非主动面板,分析混合面板反射面天线的形面调控策略;然后,分别以天线质量为约束、以天线形面精度为目标以及以天线形面精度为约束、以天线质量为目标进行天线结构优化设计。结果,某35m反射面天线在满足精度要求的情况下背架结构质量下降了20.4%,在满足背架结构质量要求的情况下形面精度提升了18.7%。这充分证明了该设计思想在大口径、高精度反射面天线设计中的可行性和有效性。

关键词：反射面天线主动面板反射面调整促动器布局结构优化

大口径射电望远镜伺服时滞因素分析及其预测补偿控制

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电子机械工程 2024年第3期40卷 43-49页

作者：朱学利薛松冯宇连培园伍洋许谦孔德庆王从思西安电子科技大学广州研究院广东广州510555 西安电子科技大学高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室陕西西安710071 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081 中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011 中国科学院国家天文台北京100101

射电望远镜控制系统是一个多变量复杂系统,伺服系统中的摩擦、齿轮间隙等众多时滞因素严重影响着射电望远镜系统的精度和稳定性。文中针对大口径射电望远镜伺服控制系统中的时滞因素进行研究。以模型预测控制(Model Predictive Control,... 详细信息

射电望远镜控制系统是一个多变量复杂系统,伺服系统中的摩擦、齿轮间隙等众多时滞因素严重影响着射电望远镜系统的精度和稳定性。文中针对大口径射电望远镜伺服控制系统中的时滞因素进行研究。以模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)为主控器,利用模糊比例-积分(Proportional-Integral,PI)控制结合Smith预估器解决时滞因素带来的影响,并利用所提出的控制方法对射电望远镜的位置控制系统进行时域分析。研究结果表明,在时滞因素影响下,大口径射电望远镜伺服控制系统依旧可以保持稳定,超调量为0.6%,稳态误差小于0.15%,满足大口径天线1.39%的指向精度要求。

关键词：大口径射电望远镜模型预测控制 Smith预估器

主动主反射面天线促动器调整量计算与误差分析

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电子机械工程 2024年第3期40卷 33-42,49页

作者：蒋瑞琦连培园陈四争张银伟薛松陶友瑞郑元鹏王从思西安电子科技大学高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室陕西西安710071 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学广州研究院广东广州510555 河北工业大学机械工程学院天津300401 中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081

主动主反射面天线通过调整安装在面板下方的促动器来提高表面精度,现有的促动器调整量计算方法多数忽略了面板弹性变形对调整精度的影响。文中通过力学仿真模拟来表征促动器调整过程对面板自身弹性变形的影响。首先,构建单块反射面面板... 详细信息

主动主反射面天线通过调整安装在面板下方的促动器来提高表面精度,现有的促动器调整量计算方法多数忽略了面板弹性变形对调整精度的影响。文中通过力学仿真模拟来表征促动器调整过程对面板自身弹性变形的影响。首先,构建单块反射面面板变形拟合模型,并对拟合模型的权重进行优化,进而推导出整个反射面的变形拟合模型;其次,考虑到实际工程中相邻面板共用促动器,因此对促动器编号进行归并,进而推导出相邻面板共用促动器时促动器最佳调整量的计算模型。为了验证面板变形拟合模型的计算精度,分别从拟合模型的变形表征能力和促动器调整量的计算精度两个方面开展仿真验证工作,并从促动器调整误差和促动器故障两个方面分析促动器调整误差对反射面调整精度的影响,为工程中评估促动器调整精度提供参考。

关键词：主动主反射面天线促动器调整量变形拟合模型误差分析

日照对大型天线反射面面型误差的影响及修正方法

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第3期54卷 179-196页

作者：李蓉陆伟汪敏孔德庆王从思杨凤辉汪子悦吴占彬毛浩宇孔敏杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018 中国科学院云南天文台昆明650011 中国科学院国家天文台中国科学院月球与深空探测重点实验室北京100012 西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室西安710071 杭州老板电器股份有限公司杭州311100

大型天线口径大、精度高、结构复杂且长时间在室外工作,日照对天线反射体产生非均匀、实时变化的热变形误差对天线电性能的影响日益突出.本文以景东120 m天线为具体研究对象,通过有限元方法计算在不同的观测姿态和日照环境下天线反射体... 详细信息

大型天线口径大、精度高、结构复杂且长时间在室外工作,日照对天线反射体产生非均匀、实时变化的热变形误差对天线电性能的影响日益突出.本文以景东120 m天线为具体研究对象,通过有限元方法计算在不同的观测姿态和日照环境下天线反射体的非均匀温度分布及其变化规律,探讨主反射面面形在实时变化日照影响下的演变规律,并针对面形非均匀热变形的实时误差开展补偿研究.结果表明,受太阳东升西落的影响,改变天线观测方位角可影响反射体温差变化达4℃,改变天线俯仰角可影响反射体温差变化达1.5℃,说明相同日照环境下,观测方位角对反射体的热影响更大;天线结构热变形在一天中呈现时变性与非均匀性,其中14时的变形量最大.受日照年度变化的影响,改变天线观测方位角将影响反射体温差呈增大、减小再增大的变化规律,其中夏季中午温度标准差最小,为0.1;对应地,反射体热变形全年呈增大、减小再增大的变化规律,其中冬季热变形最大,达2.6 mm,其余季节最大为2 mm,说明冬季日照对天线反射体的热影响更大.基于反射体热误差变化规律,引入误差耦合原理,分析反射体热变形误差,并通过馈源调整机构实现补偿.本文提出的反射体热变形仿真技术及馈源补偿方法可为提升大型天线指向精度提供理论基础与技术支持.

关键词：大型天线反射体日照热变形误差补偿

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反射面天线机电场耦合关系式及其应用

电子学报 2011年第6期39卷 1431-1435页

作者：王从思段宝岩西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室陕西西安710071

针对反射面天线随机误差和系统误差的特点,通过对Ruze公式、最佳吻合和提出的机电场耦合关系式的分析比较,从理论上研究了三者的差别.即Ruze公式未考虑反射面的系统误差,从而导致对天线结构设计和制造精度要求往往过高,而最佳吻合虽考... 详细信息

针对反射面天线随机误差和系统误差的特点,通过对Ruze公式、最佳吻合和提出的机电场耦合关系式的分析比较,从理论上研究了三者的差别.即Ruze公式未考虑反射面的系统误差,从而导致对天线结构设计和制造精度要求往往过高,而最佳吻合虽考虑了系统误差,但未考虑随机误差.机电场耦合关系式则将两种误差同时考虑进去了,并将电性能表示为结构设计变量的函数.三个典型反射面天线的实际计算验证了机电场耦合关系式的正确性与有效性,同时也表明新的场耦合关系式可综合考虑机械结构设计与电磁设计,实现反射面天线的机电集成设计.

关键词：反射面天线随机误差系统误差 Ruze公式场耦合模型

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天线表面误差的精确计算方法及电性能分析

电波科学学报 2006年第3期21卷 403-409页

作者：王从思段宝岩仇原鹰西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

提出一种天线表面误差的计算方法,用来精确计算变形表面法向、径向及轴向误差,并推导了相应的计算公式。通过分析某工程7.3m圆抛物面天线在多种工况下的表面误差,及其与ANSYS软件计算结果的比较,证明了该方法的正确性,且计算结果仅为AN... 详细信息

提出一种天线表面误差的计算方法,用来精确计算变形表面法向、径向及轴向误差,并推导了相应的计算公式。通过分析某工程7.3m圆抛物面天线在多种工况下的表面误差,及其与ANSYS软件计算结果的比较,证明了该方法的正确性,且计算结果仅为ANSYS软件分析结果的三分之一左右。实验结果说明此方法能够更准确地分析变形天线的表面误差及电性能。在工程中应用此方法分析大型空间天线与地面天线,可明显降低天线设计成本,缩短天线设计周期,并为电气设计人员提供准确的天线变形反射面信息。

关键词：面天线表面误差拟合方法电性能增益损失

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大型天线变形反射面的新拟合方法

西安电子科技大学学报 2005年第6期32卷 839-843页

作者：王从思段宝岩仇原鹰西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

基于反射面变形形状,提出一种新的大型天线变形反射面分块拟合方法.分析了天线结构与反射面节点位移,同时分块划分变形反射面,并采用Coons曲面拟合每个块域,利用周向三角拟合曲线与径向多项式拟合曲线来确定曲面片边界条件,从而得到全... 详细信息

基于反射面变形形状,提出一种新的大型天线变形反射面分块拟合方法.分析了天线结构与反射面节点位移,同时分块划分变形反射面,并采用Coons曲面拟合每个块域,利用周向三角拟合曲线与径向多项式拟合曲线来确定曲面片边界条件,从而得到全面、准确的反射面变形信息.对7.3m口径圆抛物面天线多工况下的电性能仿真,证明了该方法的准确性和有效性.

关键词：变形面天线分块拟合辐射方向图法方程组

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结构误差对阵列天线极化特性的影响分析

系统工程与电子技术 2012年第11期34卷 2193-2197页

作者：王猛王从思王伟西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室陕西西安710071

研究了阵列天线阵面变形导致的单元极化差异对天线辐射性能的影响。基于变形后单元的位置,通过3次坐标转换,建立了阵列天线全局球坐标系旋转变换到任意指向单元局部球坐标系的一般步骤,以得到单元在全局坐标系下的极化方向图,并在远场... 详细信息

研究了阵列天线阵面变形导致的单元极化差异对天线辐射性能的影响。基于变形后单元的位置,通过3次坐标转换,建立了阵列天线全局球坐标系旋转变换到任意指向单元局部球坐标系的一般步骤,以得到单元在全局坐标系下的极化方向图,并在远场叠加的过程中考虑了单元位置误差的影响。通过对9×5元面阵的数值仿真,得到了可供工程参考的结论。

关键词：阵列天线阵面变形极化电性能坐标转换