射电天文和深空探测的发展对大型反射面天线提出了高频段、高增益、高指向精度的要求。然而由于大型反射面天线的口径大,加之结构刚度低,因此致使风扰等动载荷对其指向精度影响显著。但是,大型反射面天线的转轴伺服系统却无法测量与有效控制由于反射面振动变形产生的指向偏差。针对这一棘手的问题,本文从动态监测指向偏差、传感器优化布局和绳索作动抑制振动等方面着手,探索研究了大型天线的主反射面振动监测与控制的关键技术,从而提升了大型反射面天线在动载荷下的指向精度。本文进行了如下的主要工作:1.提出了基于加速度测量的指向偏差实时监测方法,从而实现了实时监测反射面振动变形所导致的指向偏差。基于最佳拟合抛物面理论,考虑测量噪声的前提下,引入Tikhonov正则化原理来减缓测量噪声带来的反问题病态化,建立了由测量点的加速度实时估计指向偏差的模型。为了进一步克服积分方法无法获取截止频率以下的低频指向偏差的缺点,基于无偏最小方差输入和状态估计器,提出一种非积分途径来实时监测指向偏差。7.3米天线在风载荷作用下的仿真结果表明,在该工况下方位方向的指向偏差存在零频附近的超低频分量,频域积分法、高通滤波积分法和非积分途径所估计指向偏差的相对误差分别为20.07%、20.18%和4.83%。由于非积分途径没有对信号进行低频截止操作,因此较这两种积分方法的精度更高。2.提出了主面传感器布局优化方法,从而能以较低冗余度的传感器布局来较好地监测指向偏差。首先,为了避免传感器堆聚冗余,提出了节点模态的区域相关性分析方法,确定了传感器的约束间距;然后,基于加速度测量的指向偏差实时监测模型,考虑天线结构的对称性,建立了主反射面对称分区的传感器优化布局算法,最后在众多的主反射面节点中优化出了满足传感器约束的测量点。7.3米天线仿真结果表明,本文提出的传感器布局优化方法较有效独立法冗余度低,本文方法的冗余度18.4%,有效独立法为20.4%;并且监测精度高,本文方法估计的指向偏差在俯仰方向相对误差为0.4%,有效独立法为1.6%,本文方法估计的指向偏差在方位方向相对误差为4.8%,有效独立法为5.5%。3.提出了基于绳索作动的天线反射面振动抑制方法,从而有效的抑制了大型反射面天线在动载荷下的振动变形。首先,大型天线在动载荷和绳索拉力作用下的振动状态通过无偏最小方差状态估计器来实时观测;然后,线性二次调节器根据观测的振动状态,控制驱动器输出绳索拉力抑制反射面振动变形。7.3米天线风扰抑制仿真算例表明,加入绳索减振系统后指向偏差的均方根值减小至无控制作用的27.17%。为了进一步验证绳索作动抑制反射面振动的有效性,搭建了反射面俯仰方向扭转振动实验平台,并在其中加入了绳索减振系统。反射面俯仰方向扭转振动的控制实验表明,在摆锤冲击激振下,没有加控制作用时反射面振动时间约为7s,而在加入控制作用后反射面振动时间减少至约为1s。4.提出了该绳索作动系统中多驱动器位置优化方法,从而进一步提升了绳索作动抑制反射面振动的效果。由于系统中位于单滑轨上的多个驱动器分别牵引绳索来抑制反射面振动,某些驱动器位置可能导致各装置间的干涉,因此首先根据单滑轨、驱动器、绳索和天线间的空间几何关系,确定了驱动器的可行域。接着提出了驱动器位置的单独优化方法和考虑工况的驱动器位置的联合优化方法。7.3米天线风扰抑制仿真算例表明,在风向为90度时使用联合优化方法,控制性能较单独优化方法提升了13.06%;而单独优化法在多个未知风况下,控制性能的方差比联合优化方法要小。