建造大型光学望远镜的主要问题分析

对平面平板自由支承结构反射镜七其参量的关系作了研究；介绍了弯曲对前形的影响 借助图像的过调焦对 变形进行部分补偿的可能性。     

地基大口径望远镜结构的性能分析

为了研究和优化地基大口径望远镜系统的整体性能,对其整系统进行了有限元建模和分析.针对1.23 m口径的光电望远镜,研究了望远镜各部件的结构特点及连接关系,论述了相关部件的简化方法,建立了整系统的有限元模型.计算了当望远镜指向天顶和水平状态时系统的重力变形情况,给出主次镜的变形结果.分析了望远镜在风载和地震波载荷作用下的...     

基于二维随机场的地基大型光学望远镜风扰动时程模拟与性能预测

随着地基光学望远镜口径的不断增大,风扰动已成为影响望远镜成像质量最为关键的因素之一.为了深入研究风扰动对望远镜系统性能的影响规律及作用机理,从时域角度对望远镜在风扰动作用下的响应进行时程模拟以及系统性能预测.首先,简要介绍了望远镜结构组成并采用有限元方法建立了结构动力学模型,通过模态变换方法将动力学模型转换到模态坐标系...     

大口径光学望远镜次镜结构的设计

论文针对大口径光学望远镜次镜结构设计的任务要求,提出了一种次镜筒结构的改进方法.在设计中采用有限元分析的方法,应用NX软件建立起新结构的静力学分析模型,进而确定了次镜支撑的结构形式,并对支撑梁的参数进行了分析.分析结果表明,经过分析改进后的系统静力学与动力学性能显著提高.     

地基大口径望远镜圆顶设计

圆顶视宁度是影响地基大口径望远镜成像质量重要的影响因素之一。视宁度产生的原因主要是由于空气折射率的不均匀变化导致,首先通过理论分析确定影响空气折射率的主要因素为空气的温度、速度和压力,然后借助CFD流体仿真软件,得到望远镜圆顶周围附近空气的温度场、速度场和压力场的变化,进而推算出望远镜成像光路中圆顶及望远镜附近周围空气折射率的变化情况,以评估不同结构形式圆顶所产生的圆顶视宁度对望远镜成像的影响。通过仿真分析可知,升降式圆顶更利于望远镜周围空气的温度、速度和压力的快速变化及稳定,能够减少圆顶视宁度的影响,为4 m级及更大口径望远镜的圆顶方案选择及设计提供指导。     

大型光电望远镜的实时远程监控系统开发

通过Internet与GSM网络实现对大型光电望远镜实时的远程监控。设计了一种基于ARM-Linux的嵌入式远程监控系统,系统内置Boa Web服务器,采用CGI技术,通过对GPIO驱动编程、Internet网络编程和串口通信编程及收发短信息编程的开发,用Web浏览器或手机短信形式实现对大型光电望远镜所在现场环境信息的实时监测及对现场相关设备开关量的监控。系统性能稳定可靠、实时性好。     

2 m环形地基太阳望远镜系统杂散光分析

为分析2 m环形地基太阳望远镜系统的杂散光,对该系统光机结构进行杂散光仿真模拟。基于Tracepro软件建立2 m环形地基太阳望远镜系统的光机模型,对光机组件进行光线追迹,着重分析了系统主镜、次镜、光阑面、主镜室前表面以及桁架等组件一次散射,使用点源透过率计算方法得到系统点源透过率(PST)曲线。结果表明,当离轴角θ≥5′时,系统PST≤1.728×10~(-4),2 m环形地基太阳望远镜可以较好地满足对太阳磁场高分辨率成像的需求,系统观测不会受到杂散光的影响。     

基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统

针对目前大型望远镜伺服系统调试参数较多的现状,基于内模PID控制方法对大型望远镜伺服系统进行了研究.介绍了内模控制设计思路,讨论了速度回路内模控制算法.分析和仿真结果证明了该算法在高精度应用场合的可实现性和较强的鲁棒性,简化了调试过程.根据一个具体项目验证了该算法的实用性,应用结果表明,该方法调试简单,一个控制环路只需要调整一、两个参数即能满足要求;高速运行时无超调,低速平稳运行达到15″,具有一定的实用性和推广价值.     

大型水坝升船机船箱液压系统

文章介绍了大型水坝升船机,船箱液压系统的原理、组成和工艺特点。     

基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统研究

针对目前大型望远镜伺服系统调试参数较多的现状,基于内模PID控制方法对大型望远镜伺服系统的详细研究,简化了调试过程,分析和仿真结果证明了满足高精度应用场合该算法的可行性和具有较强的鲁棒性,并就一具体项目验证了该算法的实用性。应用结果表明,该方法调试简单,一个控制环路只需要调整一两个参数就能满足要求,具有一定的实用性和推广价值。     

地基大口径望远镜伺服系统的抗扰动设计

针对地基大口径望远镜伺服系统的抗扰动问题,提出了一种抗扰动控制算法。该算法采用双闭环控制结构:内环为高带宽的电流环,采用PI控制器;外环为速度环;采用线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器辨识出系统扰动,然后将该扰动前馈到系统控制量中去,构成复合校正系统。为解决大动态输入引起的控制器饱和问题,状态观测器的输入控制量加入了抗饱和控制算法,保证了系统的稳定性和良好的动态特性。仿真和实验结果表明:与传统的PI控制器相比,引入抗饱和功能的自抗扰控制器在高低速均可以获得良好的动态性能;在低速平稳跟踪实验中,速度波动误差(RMS)由0.000 68(°)/s降低到0.000 32(°)/s。实验结果证明提出的方法能够有效提高伺服系统抗扰动能力和速度跟踪的平稳性。     

大口径望远镜光学系统的误差分配与分析

光学系统的公差是光学设备加工、装调和使用中的一项重要性能指标。如何在加工、装调和使用中找到影响系统性能的因素以保证达到预期的精度,是大口径望远镜光学系统设计中的重要部分。本文以1.2m望远镜光学系统为例,阐述了误差分配原则,首先根据设计确定总体误差标准,然后计算误差分配的项数,最后依据分配原则,结合实际加工和装调水平,给出了合理的误差分配结果。结果表明,在满足目前国内加工要求和装配的条件下,使分配后该望远镜光学系统误差(RMS波像差)小于λ/8.5,为大口径望远镜光学系统的误差分配提供了有力的依据。     

大口径空间光学望远镜重力卸载点布局优化方法

伴随空间光学载荷口径增大,"天地力学环境不一致"导致光学系统在轨像质严重下降,需要地面装调测试过程卸载重力。但定量的卸载点布局分析、优化方法有待完善。首先研究了大口径光学载荷1 g重力下变形机理,分别基于位置闭环和受力闭环,建立优化卸载点布局的数学模型,并通过协同仿真获得卸载点布局优化结果。利用仿真卸载实验验证不同卸载参数下,光学载荷的实际卸载效果。基于位置闭环的卸载方法将高敏感光学组件的位恣平均变化量由370μm、36″改善至72.9μm、0.3″,而基于受力闭环卸载方法的最大相对偏差约为7.4%。基于位置闭环的卸载分析方法可获得更接近0g的卸载效果,但误差敏度极高,不易工程实现。基于受力闭环的卸载方法总卸载率约75%,对卸载残差的敏感度相对较低,可满足半物理仿真实验对力学环境的模拟需求。     

Automation system for the large solar vacuum telescope

The architecture, composition, specific features of operation, and technical characteristics of an automated control system of the Large Solar Vacuum Telescope of the Baikal astrophysical observatory are considered. The system is used for automation of both the observation process (automatic telescope guiding to the Sun, selection of a needed region in the solar disk image, guiding based on prescribed coordinates, and video monitoring of the basic subsystems of the telescope) and the auxiliary operations (evacuation, siderostat mirror unloading, and dome control).     

大口径光学望远镜油垫非线性干扰的检测与抑制

研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因;综合采用加速度计法和编码器法,精确测得了油垫的非线性干扰频率;通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换（FFT）曲线,提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后,采用Notch数字滤波器,将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时,可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后,给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5 m天文望远镜的实验结果表明：通过检测并抑制油垫0.825 Hz的主要干扰,望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下,方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″,PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置,该方法灵活、简单、通用性好。     

大口径望远镜跟踪架的结构研究

望远镜的跟踪架是望远镜的一个重要组成部分.本文简述跟踪架的两种基本结构赤道式和地平式,并详细介绍地平式结构,以及地平式结构在南天体物理研究望远镜(SOAR)和麦哲伦望远镜(Magellan 1)中的应用.     

大型射电望远镜数字孪生系统架构设计与应用

为提高大型射电望远镜的自动化管理程度、增强其运维的实时性和操控的交互性,参考数字孪生经典理论模型,提出一种以智能感知为基本处理单元的数字孪生系统实时操控模型,并对其关键技术进行了阐述.以500 m口径球面射电望远镜(中国天眼)为应用案例设计开发了中国天眼数字孪生系统,并对其中的虚拟三维模型创建、数据的智能感知以及虚拟模...     

基于结构函数的大口径望远镜光机系统误差分配

从结构函数的角度分析和研究了大口径望远镜光机系统的评价方法。分析了基于结构函数的系统误差传递特性,利用功率谱反演得到大气扰动的数值模拟,并建立了基于结构函数的系统误差分配方法。将本文的方法应用于长春光学精密机械与物理研究所的1.23m口径望远镜进行了实验验证,结果证明了提出理论的正确性以及方法的可行性。最后将其应用于30m望远镜(TMT)三镜系统,研究了其在大气湍流下的印透效应,实验表明其在考虑了不同的视宁情况下,分辨印透峰的能力没有减弱。本文的研究对提高大口径望远镜的性价比,降低大口径望远镜在研制和使用过程中的技术风险颇有意义。