“6根悬索驱动的馈源舱实际上是一柔性并联机构，而精调Stewart平台是一刚性并联结构。这一大一小，一柔一刚两个并联系统，构成了一个并联宏-微机器人系统，共同完成对馈源定位的任务。”段宝岩说，宏机器人系统为6根悬索驱动的馈源舱，完成馈源的大范围跟踪，保证馈源舱的误差在50厘米内；微机器人为6自由度Stewart平台，实现馈源的精确定位，也就是4毫米。

据介绍，对FAST馈源舱的粗精两级调节是项目的关键技术之一，研究中碰到的难题一个接着一个。比如，粗精两级调整的动力学耦合与复合控制，高精度动态激光检测，大跨度、柔性、延迟索系结构系统的建模与求解、风致颤振，齿隙、摩擦等非线性因素对系统性能的影响，舱索结构对增益、副瓣电平等电性能的影响等等。

再比如，根据历史数据推算，FAST所在地有记录的最大风速为每秒17米，为了确保馈源舱在这样的风速下仍然安全工作，就必须进行风速模拟计算，从而预测实际中风荷干扰下悬索对馈源舱的可控精度，为控制系统的精度分配提供依据。与此同时，为了解决馈源舱在风荷下的稳定性，他们还在悬索上设计了阻尼装置，能起到耗散能量，降低悬索振动幅度的作用

【智慧三：西电等比模型助力工程】
5米及50米验证模型相似性研究，对实际装置性能进行了预测

FAST是国家科教领导小组审议批准的国家九大科技基础设施之一，从面积上看这是一个约30个足球场大的高灵敏度的巨型射电望远镜。建造这样一个大科学装备，仅仅进行计算仿真是远远不够的，所有模型、理论、方法都需要通过模型进行验证，并对实际装置性能进行预测，彻底搞清关键问题，从而为工程建设奠定基础。

FAST的设计是一个多学科交叉项目，涉及到机械、电子、力学、控制及动态监测等多个领域，最终目的是建造实际的射电望远镜。为了在进行500米实际工程之前，对工程实施中将用到的相关技术进行验证，段宝岩带领的团队，先后于2000年、2002年和2008年，搭建了一个5米和两个50米等三个缩比验证模型。

第一个模型是在国家自然科学基金支持下进行的，团队在实验室搭建了一个1:100比例的5米室内模型，其目的主要是验证基本理论和控制系统相关技术。这一模型的6个支撑杆，均匀分布在直径5米的圆上。此外，为简单起见，用了一个直径40厘米重6千克的球冠模拟馈源舱。

结果显示，6根并联悬索进行物体的空间动态定位这一设计思路是可行的，悬索可以协调工作，系统控制方案合理，馈源舱中心实际位置与理论位置的误差在1厘米左右，动态跟踪式馈源舱的误差也在厘米量级上。

第二个模型是在中国科学院知识创新工程重大项目支持下进行的，位于西安市南郊的沙井村，是一个1:10比例的50米室外模型。在这一模型中，6个支撑塔的高度为15米，均匀分布在直径50米的圆上，馈源舱为直径2.5米的半球。实验中为了抑制振动，这一模型对6悬索并联系统方案还做了微调，增加了2根向下拉的悬索。

一系列实验的结果显示，无论在哪一种假设的运动情况下，系统均能较好地跟踪所期望的理论轨迹，馈源舱中心的跟踪误差在40毫米以内，动平台中心位置的跟踪误差始终在10毫米以内，精调Stewart平台的误差缩小功能明显。然而，这距离馈源指向跟踪系统4毫米的跟踪精度要求仍有一段不小距离。

在第二个模型中，使用的Stewart平台是北京理工大学已有的成品，平台底座尺度比理论值大，客观原因导致模型未能完全按照1:10缩比尺寸建造。为此，后来他们又按照1:10的比例，在江南平台,江南(中国)南校区建造了第三个50米的等比实验模型。

在第三个模型中，塔、索、馈源舱、精调Stewart平台全部自主设计，实验结果表明，通过馈源支撑系统的粗、精二级调整，精调平台能够实现3毫米的定位精度和0.06角度的指向精度。

据介绍，在FAST馈源支撑系统的研究中，主要是西电和清华两个团组在做。“我们建造的缩比模型，验证了独立控制策略，粗精调控制算法，轨迹规划策略和轨迹跟踪控制等，说明在工程上是有效可行的；以及后来清华的4塔方案20、50米模型、6塔方案40米模型，都对工程建设有一定的指导意义。”段宝岩说，“FAST是一个中国天文学家、科学家，以及工程承建单位集体智慧的产物。这些不同比例的模型，为FAST建设扫清了技术障碍，共同为500米口径大射电望远镜的实际建造积累了有益的工程经验。”