针对大射电望远镜(LT)悬索粗调系统为一非线性慢时变大滞后柔性系统的特点,提出用参数BP神经网络自整定PID控制器来实现馈源轨迹跟踪策略.仿真研究表明,该控制算法可以很好地满足馈源系统轨迹跟踪高精度要求.

该文在全面深入了解大射电望远镜FAST光机电一体化创新设计方案的设计思想和技术指标的基础上，针对悬索馈源系统为一非线性、时变、大滞后、多变量耦合系统，精确的数学模型难以建立，采用经典控制理论与现代控制理论进行系统的分析和设计比较困难，甚至无法获得比较理想的运行效果。因此，联系FAST50m模型的定位控制策略，提出了基于非线性跟踪微分器的插值模糊控制算法（TDIFLC），并以FAST50m模型的悬索馈源定位系统为控制对象，对其进行分析和数值仿真，仿真结果证明了此种控制算法的可行性和高效性。同时，它结构简单，易于工程实现。

设计了一种大型Ｓｔｅｗａｒｔ型平台用于大射电望镜ＬＴ二级精调，通过坐标变换，推导出其运动控制的数学模型，并利用Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，进行了动力学分析，给出了其运动精度分析结果，证明其应用到ＬＴ工程中最切实可行的。

精调平台的结构参数对其运动性能有极为重要的影响。本文首先推导了并联型平台的Jacobian矩阵，然后论述了选择Jacobian矩阵的条件数作为优化设计目标函数的合理性，并以Jacobian矩阵的条件数为优化设计目标函数，优化了精调平台的结构参数，得到了较为合理的结果。

新一代大射电望远镜（LT）粗调系统是通过6根索长的协调变化驱动馈源舱跟踪射电源的六自由度运动，其工作特点类似Stewart平台，因此被看作大柔性Stewart平台。针对该系统变结构、非线性、大滞后、强耦合等特点，提出一种卡尔曼滤波和基于优化神经网络结构的PID控制器（PID-NNC）相结合的控制算法来实现馈源轨迹跟踪控制。这种新方法通过构造卡尔曼滤波来抑制随机干扰对系统的影响，同时采用PID-NNC来实现馈源舱轨迹跟踪。理论分析和仿真实验表明，该控制算法不仅能满足对轨迹跟踪精度要求，而且具有较强的鲁棒性。

本文讨论了大型球面射电望远镜舱体系统的分布式控制方案及其实现形式，提出了悬索长度的P-PID双模控制策略；运用稳定边界整定法与单形替换优化法相结合得到了位置环PID参数的整定结果；依据GPS载波相位差分精密动态定位原理，分析了馈源舱位姿GPS动态检测系统的组成，并给出了在动态检测时需要使用的馈源舱位姿转换矩阵和求解方程，与GPS动态定位系统相结合就可以完成对馈源舱位姿的跟踪检测，实现舱体的闭环控制。

在新一代大型射电望远镜(LT)的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的下拉结构控制索系.基于系统的非线性静平衡方程,通过最小二乘运算和优化策略,获得了适于伺服电机控制的索系平衡张力和索长.在此基础上,对馈源舱的运动进行了轨迹规划,使得各伺服电机根据规划出的张力和索长收放索来控制馈源舱按照预定的轨迹运动.

大射电望远镜（LT）馈源舱的大范围空间扫描运动是通过6根大跨度的绳索收放来完成的。针对系统中的索结构之间强耦合以及模型变结构的特点，推导了输入索和输出索之间的关系矩阵的递推公式，并证明了递推公式的稳定性和收敛性，在此基础上提出了一种具有神经网络非参数模型自适应控制的方法，最后通过LT50m室外模型实验证明了该算法的有效性。

针对新一代大射电望远镜机电光一体化设计馈源高精度轨迹跟踪要求,提出采用Stewart平台作为馈源运动轨迹跟踪二级精调平台.对Stewart精调平台进行了逆动力学分析;利用上下平台之间的位置向量关系,给出了Stewart精调平台运动精度分析模型及其轨迹跟踪精调结果.证明了Stewart精调平台用于新一代大射电望远镜工程的可行性.

针对连续体结构拓扑优化设计变密度方法SIMP和RAMP，因惩罚函数选取的不合理而导致拓扑结构形式不甚合理的问题．本文提出了一种新的惩罚函数，并基于此函数导出了相应的迭代设计公式，几个典型考题的数值结果，说明了方法的可行性和有效性。