FAST主动反射面整网变形控制策略与自适应建模研究

Aiming at the deformation process of the active reflect surface of FAST, on the macro aspect, study the control strategy for the network to achieve safe and efficient operation and solve problems such as deflection on the edge of the ring beam, tension network's transition to sphere at the edge of paraboloid, etc. On the micro aspect, study the adaptive modeling for trajectory of the nodes. Based on the feature of the network and observation request, using all the information such as cable tension and position, build adaptive control model for each node and, with proper control strategy, accomplish operation and observation of FAST, lower the requirement for measurement and improve control accuracy. As active deformation is a most distinguished feature of FAST, control is fundamental and key to the full play of the hardware,therefore the work in this project is essential for FAST. As the bigest telescope in the world, FAST is a enormous scientific project. The 670 million funding is already inadequate for the "project", as for the "science", we need to find more financing. The existing perfect 30-meter-model has provided a interactive platform of theory and practice for this research, and FAST, to be finished in 2016, would provide a chance for the application of the result. The complexity and difficulty of the implementation and application of overall control of such a large scale linage system of 2300 nodes have determined the advanced nature of the results of this research.

针对FAST主反射面整网变形过程,宏观上进行整网控制策略研究，目的是通过对控制策略优化实现安全、高效运行，如解决圈梁边缘变位，受拉的索网实现抛物面边缘到球面的过渡等问题；微观上进行节点运动轨迹的自适应建模研究，根据索网特点和观测要求，充分利用位置和索力等信息，针对节点建立具有自适应机制的控制模型，结合控制策略完成FAST整网运行和观测，降低测量需求提高控制精度；FAST特点是主动变形，静变动控制是根本，是充分发挥硬件潜能的关键，因此该项研究是FAST实施运行不可或缺的。世界第一，如此庞大的科学工程6.7亿的经费支持"工程"已捉襟见肘，"科学"研究经费需多方筹措。现有完善的30米模型为该项研究提供了理论实践交互平台，2016年完工的FAST又为该研究成果的应用转化提供了机会，2300节点相互耦合，如此大规模联动系统的整体控制的实现及应用，其复杂和困难程度决定了其研究成果的先进性。

FAST项目是针对FAST主反射面整网变形过程和各下拉索节点的位移，在宏观上开展整网控制策略及其控制策略优化方面的研究；在微观上进行节点运动轨迹的预测、建模及其运动轨迹的自适应控制方面的研究。. 依照项目书要求，项目组成员开展了近四年时间的实验、测试、理论和工程实践等多方面的研究工作；积累了大量现场实测数据，解决了诸多实际工程问题，同时也收获了许多理论研究成果；为FAST项目的建设、现场实施、观测运行和后期的测量优化提供了宝贵的第一手资料和具有一定学术价值的理论依据。. 项目组开展了三方面的工作：1、在现场实地测试与数据分析方面：球形靶标精度检测实验、反射面单元运行机理分析、地锚点收点测量数据分析等；2、在系统建模与控制理论研究与仿真方面：基于改进PSO_BP的FAST节点位移控制研究、基于FAST索网节点位移的T-S模糊建模研究、基于迭代学习理论的FAST整网动态控制策略的研究、基于神经网络的FAST节点位移预测研究、基于MRAC理论的FAST节点控制系统的建模与仿真研究、基于粒子群优化算法的FAST整网控制策略研究等；3、在现场系统测试与调试工程实践方面：自适应连接方式拓扑关系优化分析、反射面单元及下拉索连接接口设计、密云站50米缩比模型现场设备检测与恢复、FAST工程主动反射面控制系统软件设计等。. 项目实施期间完成学术论文近20篇（已发表14篇，已录入待发表3篇），获国家发明专利一项，培养博士研究生3名（已获学位1人），培养硕士研究生15人（已获学位11人）。. 研究工作和理论成果具有工程实践方面的实用性和理论学术方面的先进性，为实现FAST整网的安全、高效、快速运行及节点运动轨迹的自适应建模与控制提供了可靠、真实的工程数据和先进、可行的理论依据；同时也为FSAT系统今后的正常运行、维护和方案优化提供了非常宝贵的技术资料。. 在国家自然科学基金委、国家天文台、东北大学各级领导和管理部门的大力支持下，在项目组成员的积极配合和辛勤努力下，项目研究工作顺利完成，实际工作内容和研究成果达到或超过项目申请书要求，经费使用符合相关财务规范。