极大望远镜机架驱动系统的H∞变权控制研究

大型光学天文望远镜的跟踪性能直接影响最终的成像质量。极大望远镜由于超大的体积和重量，将承受更强的非线性干扰，急需能使机架驱动系统鲁棒性更强的控制算法。H∞控制的强鲁棒性与驱动系统大惯量、低转速、高跟踪精度、存在大量非线性干扰的特点是极为匹配的。本项目在率先通过仿真证实了"采用H∞控制可以使机架驱动系统在干扰的作用下对斜坡、正弦等时变信号的跟踪精度相比PID控制提高5～10倍"的基础上，拟借助模型集辨识和变风扰加权的手段对H∞控制方法加以改进，以优化大望远镜驱动系统在外界风扰和系统的非线性摩擦转矩作用下的跟踪性能，并减小控制器设计的保守性。通过仿真和实验的反复验证来完善设计方法。国际上，先进国家就大望远镜驱动系统H∞控制的研究已经开展。鉴于我国望远镜控制技术的现状和未来极大望远镜面临的强干扰，掌握这一核心技术极为必要。本项目研究的开展将为我国未来极大望远镜机架驱动系统的设计进行技术储备。

大型光学天文望远镜的跟踪性能直接影响最终的成像质量。极大望远镜由于超大的体积和重量，将承受更强的非线性干扰，急需能使机架驱动系统鲁棒性更强的控制算法。H∞控制的强鲁棒性与驱动系统的大惯量、低转速、高跟踪精度、存在大量非线性干扰的特点是极为匹配的。本项目在率先通过仿真证实了“采用H∞控制可以使机架驱动系统在干扰的作用下对斜坡、正弦等时变信号的跟踪精度相比PID控制提高5～10倍”的基础上，依托现有的实验装置进行本课题的实验研究：1、望远镜摩擦驱动实验室和摩擦驱动转台；2、俄罗斯2.5米望远镜。针对采用摩擦驱动的大型天文仪器，研究了大惯量超低速高精度运动控制系统的H∞控制策略，进行了仿真，并在实验转台上进行了验证，参与了转台控制系统的研制。实验转台采用正压力实时响应系统，转台能够实现0.05″/s（300天转一圈）的超低速长时间稳定运行。