[发明专利]一种天线反射器形面控制系统与方法

权利要求书

1.一种天线反射器形面控制系统，其特征在于，包括天线反射器、形面测量系统、压电作动器、PC机、控制器，所述压电作动器安装在天线反射器上，通过压电作动器的伸长或缩短控制天线反射器的形面；所述形面测量系统实时测量反射面传感点的坐标信息，并将坐标信息通过串口传输到PC机；所述PC机根据坐标信息解算最优控制电压并通过串口至控制器；所述控制器与压电作动器相连，将电压信号加载到压电作动器上，从而实现天线反射器形面精度的在线测量和调整。

2.根据权利要求1所述一种天线反射器形面控制系统，其特征在于，所述压电作动器为PZT压电作动器。

3.根据权利要求1所述一种天线反射器形面控制系统，其特征在于，所述形面测量系统为DIC高精度动态摄影测量系统。

4.一种天线反射器形面控制方法，其特征在于，为基于影响系数矩阵模型的闭环形面控制方法，具体包括如下步骤：

1)测量天线反射器的影响系数矩阵B_u；

2)设定初始电压向量u₀和目标形面；

3)形面测量系统测量天线反射器当前形面；

4)根据测量的数据计算当前的期望位移z_d,i与形面精度

5)判断形面精度是否小于设定精度P^RMS，如果执行第3步；否则执行下一步；

6)定义误差函数和约束条件，采用最小二乘法求解压电作动器的最优电压；

7)最优电压信号通过控制器功率放大加载到压电作动器上；

8)继续执行第3步。

5.根据权利要求4所述一种天线反射器形面控制方法，其特征在于，通过影响系数矩阵B_u建立所述压电作动器输入电压与天线反射器变形之间的线性关系，其表达式为

z_r＝B_uΔu (1)

式中：z_r为反射面传感点的z向位移变化量；Δu为压电作动器输入电压变化量；B_u为影响系数矩阵。

6.根据权利要求5所述一种天线反射器形面控制方法，其特征在于，为了量化第i次迭代的当前形面偏离期望形面的位移变化，将误差函数定义为：

J_i＝(z_r,i-z_d,i)^T(z_r,i-z_d,i)(i＝0,1,2,...m) (2)

式中：z_r,i为第i次迭代后反射面传感点的z向位移变化量，z_d,i为第i次迭代后天线反射器的期望位移；下标i代表第i次迭代；

将式(1)代入式(2)，误差函数表示为

J_i＝(B_uΔu_i-z_d,i)^T(B_uΔu_i-z_d,i)(i＝0,1,2,...m) (3)

压电作动器电压应满足约束条件：

u_min-u_i≤Δu_i≤u_max-u_i (4)

式中：u_min和u_max分别为压电作动器允许最小加载电压和最大加载电压；u_i为第i次迭代的压电作动器电压，其中u₀为压电作动器的初始电压。

7.根据权利要求6所述一种天线反射器形面控制方法，其特征在于，采用最小二乘法求解压电作动器的最优输入电压Δu_i，则压电作动器电压更新公式为：

u_i+1＝u_i+Δu_i (5)。