大口径望远镜主镜位置检测与控制.pdf

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1、132传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第5期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)05--0132-03大口径望远镜主镜位置检测与控制刘博婷，李玉霞，孟浩然，杨晓霞，乔兵(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。吉林长春1300332．中国科学院大学。北京101400)摘要：为了保持主镜与镜室的相对位置不变，提高望远镜的成像质量，对主镜位置检测和控制方法进行了研究。主镜位置检测使用了6只高精度LVDT直线位移传感器，能够实时地计算主镜在5个自由度

2、上的位移变化和温度导致的主镜半径变化。在主镜位置检测的基础上，设计了主镜位置的反馈控制方法，采用了PID控制算法对主镜位置进行闭环矫正。对提出的位置检测和控制方法进行了验证实验，实验结果表明：该方法能够对主镜位置进行精确地解算和控制，满足工程实际需要。关键词：望远镜主镜；位置检测；位置控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)O5-0132--03LargediametertelescopeprimarymirrorpositiondetectionandcontrolLIUBo-ting'，LIYu．xia

3、，MENGHao．ran，YANGXiao．xia，QIAOBingJ(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences。Beijing101400，China)Abstract：Inordertomaintainrelativepositionofmainmirrorandmirorchamberunchanged，im

4、proveimagequalityoftelescope，mainmirorpositiondetectionandcontrolmethodisstudied．PrimarymirorpositiondetectionsystemusessixhighprecisionLVDTstraightlinedisplacementsensors，whichcancalculatedisplacementchangeofprimarymirroronfivedegreesoffreedomandradiuschangeofmajormirrorcaus

5、edbytemperatureinreal—time．Onthebasisoftheprimarymirrorpositiondetection，feedbackcontrolmethodforprimarymirorpositionisdesigned，usingPIDcontrolalgorithmforclosed—loopcorectionofprimarymirorposition．Theproposedpositiondetectionandcontrolmethodsisvalidated，experimentalresultssh

6、owthatthismethodcanaccuratelycalculateandcontroltheprimarymirrorposition，whichcanmeetactualneedsofengineering．Keywords：telescopeprimarymiror；positiondetection；positioncontrol0引言们均未给出具体的实现方法。文献[2，3]对国外大型望远镜大口径望远镜在跟踪目标时，主镜的姿态不断地发生着的主镜支撑控制作了综述，但偏重于受力分析与机械设计，变化，由于主镜重量很大，不同的姿态会导致支

7、撑结构变形，主未给出位置控制系统方案分析J。镜在镜室中的相对位置会发生变化，从而影响望远镜的成像为了研究大型光电望远镜主镜位置检测与控制技术，质量。因此，需要对主镜位置进行检测和控制，使主镜位置相本文搭建了主镜液压支撑缩比实验平台。首先对主镜位置对镜室不变。针对此问题，欧南台的8m甚大望远镜(V)采检测方法进行了研究，并基于位置检测系统设计了主镜位用液压Whifletree结构，分为底部三部分和侧向两部分对主镜置控制方案，采用了位置环、速度环和电流环三闭环控制的进行分块位置控制，利用线性Stewart模型将主镜位置解算并控制方法。最后，通过实验验

8、证了所设计的主镜位置检测输出到各控制单元实现主镜位置控制与监测J。欧南台的与控制系统的合理性与有效性。2．6m大观测望远镜(VsT)的主