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提高大口径望远镜控制系统闭环带宽的方法

邓永停 李洪文 王建立

邓永停, 李洪文, 王建立. 提高大口径望远镜控制系统闭环带宽的方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1237001-1237001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1237001
引用本文: 邓永停, 李洪文, 王建立. 提高大口径望远镜控制系统闭环带宽的方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1237001-1237001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1237001
Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli. Methods of improving closed-loop bandwidth for large telescope control systems[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1237001-1237001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1237001
Citation: Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli. Methods of improving closed-loop bandwidth for large telescope control systems[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1237001-1237001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1237001

提高大口径望远镜控制系统闭环带宽的方法

doi: 10.3788/IRLA201847.1237001
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金(11603024)

详细信息
    作者简介:

    邓永停(1987-),男,副研究员,博士,主要从事望远镜精密跟踪控制方面的研究。Email:dyt0612@163.com

  • 中图分类号: TP391.8

Methods of improving closed-loop bandwidth for large telescope control systems

  • 摘要: 为了提高大口径望远镜的抗风载扰动能力和对目标的跟踪精度,要求望远镜控制系统有较好的动态性能和稳态跟踪精度,望远镜的闭环控制带宽决定了控制系统的跟踪性能。因此,首先根据望远镜结构的二质弹簧质量模型,分析影响望远镜控制系统闭环带宽和动态响应的因素,进而介绍提高闭环控制系统带宽的两种方法:结构滤波器方法和加速度反馈控制方法;然后,详细分析了结构滤波器的设计方法及其望远镜控制系统中的应用;最后,分析了基于加速度反馈控制的设计方法以及该控制策略对提高望远镜控制系统闭环带宽的有效性。通过实验结果可以看出,加速度反馈控制方法对提高望远镜镜控制系统闭环带宽更加有效。
  • [1] Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli. Overview of AC servo control system for the large telescope[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6):895-908. (in Chinese)邓永停, 李洪文, 王建立. 大型望远镜交流伺服控制系统综述[J]. 中国光学, 2015, 8(6):895-908.
    [2] Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli, et al. Design of telescope servo system based on DSP and FPGA[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3):908-914. (in Chinese)邓永停, 李洪文, 王建立, 等. 基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3):908-914.
    [3] Xia Peipei, Deng Yongting, Wang Zhiqian, et al. Model identification for K mirror turntable of 2 m telescope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(3):0318001. (in Chinese)夏培培, 邓永停, 王志乾, 等. 2 m望远镜消旋K镜转台的模型辨识[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(3):0318001.
    [4] Erm T, Gutierrez P. Integration and tuning of the VLT drive systems[C]//SPIE Astronomical Telescopes Instrumentation. International Society for Optics and Photonics, 2000:490-499.
    [5] Surez M, Rosich J, Ortega J, et al. The GTC main axes servos and control system[C]//SPIE Astronomical Telescopes Instrumentation. International Society for Optics and Photonics, 2008, 7019:70190J.
    [6] Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli, et al. Main axes AC servo control system for 2 m telescope[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(1):163-171. (in Chinese)邓永停, 李洪文, 王建立, 等. 2 m望远镜主轴交流伺服控制系统设计[J]. 光学精密工程, 2017, 25(1):163-171.
    [7] Andersen T, Enmark A. Integrated Modeling of Telescopes[M]. Berlin:Springer Science Business Media, 2011.
    [8] Deng Yongting, Li Hongwen, Wang Jianli, et al. Application of structural filter to principal axis system of telescope[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(4):900-909. (in Chinese)邓永停, 李洪文, 王建立, 等. 结构滤波器在望远镜主轴控制系统中的应用[J]. 光学精密工程, 2017, 25(4):900-909.
    [9] Deng Yongting. Research on AC control system for the 4 m scale telescope main axis[D]. Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2015. (in Chinese)邓永停. 4 m级望远镜主轴交流伺服控制系统研究[D]. 北京:中国科学院大学, 2015.
    [10] Anderson T, Zurbuchen R. Acceleration feedback applied to a 3.6 m telescope servo system[R]. US:European Southern Laboratory Telescope Project Divsion, 1976.
    [11] Higginson A M, Sanders S, Wallett C. Estimation acceleration feedback applied to a telescope servo system[J]. Mechatronics, 1991, 1(4):509-523.
    [12] Koehler B, Kraus M, Moresmau J M, et al. The VLTI auxiliary telescopes:measured performances[C]//SPIE, Astronomical Telescopes and Instrumentation, International Society for Optics and Photonics, 2006, 6268:626841.
    [13] Martin Ravensbergen. Main axes servo systems of the VLT[C]//SPIE, Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation for the 21st Century, International Society for Optics and Photonics, 1994:997-1005.
    [14] Lee D H. Lee J H, Ahn J W. Mechanical vibration reduction control of two-mass permanent magnet synchronous motor using adaptive notch filter with fast Fourier transform analysis[J]. Electric Power Applications Iet, 2012, 6(7):455-461.
    [15] Yang Shengming, Wang Shichuan. The detection of resonance frequency in motion control systems[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2014, 5(5):3434-3427.
  • [1] 安其昌, 吴小霞, 张景旭, 李洪文, 王亮.  大口径主动光学巡天望远镜大动态范围曲率传感 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210224-1-20210224-9. doi: 10.3788/IRLA20210224
    [2] 王瑞, 王富国, 孙雪倩, 安其昌.  可变智能桁架在大口径光学望远镜中的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210213-1-20210213-13. doi: 10.3788/IRLA20210213
    [3] 唐境, 张景旭, 安其昌, 李洪文.  大口径巡天望远镜校正镜弹性体支撑 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200124-20200124. doi: 10.3788/IRLA20200124
    [4] 王洪亮, 郭亮, 熊琰, 许博谦, 于夫男, 高燕, 石启龙.  超大口径在轨组装红外望远镜遮阳罩热设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214001-1214001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1214001
    [5] 郝亮, 明名, 吴小霞, 吕天宇, 王洪浩.  地基大口径望远镜库德光路误差建模 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318001-0318001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0318001
    [6] 张丽敏, 韩西达, 吕天宇, 赵宏超.  大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
    [7] 谭玉凤, 王继红, 任戈, 任晓坜, 杨欣欣, 谢宗良, 贺璧.  大口径主镜热边界层热控对成像质量影响分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218005-1218005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218005
    [8] 王克军, 董吉洪.  空间遥感器Ф2 m量级大口径SiC反射镜镜坯结构设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718005-0718005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0718005
    [9] 赵勇志, 邵亮, 明名, 吕天宇, 刘昌华.  大口径望远镜主镜支撑系统装调 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 918003-0918003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0918003
    [10] 张法业, 姜明顺, 隋青美, 张雷, 曹玉强, 马国文, 魏钧涛.  基于柔性铰链结构的高灵敏度低频光纤光栅加速度传感器 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 317004-0317004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0317004
    [11] 赵勇志, 安其昌, 韩西达.  大口径望远镜阻尼调制技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 818006-0818006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0818006
    [12] 安其昌, 张景旭, 杨飞, 赵宏超.  PSSn在大口径望远镜误差评估中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1218001-1218001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1218001
    [13] 安其昌, 张景旭, 杨飞.  基于加速度信号的TMT三镜镜面jitter测量 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2970-2974.
    [14] 彭鹏, 温廷敦, 许丽萍.  一种新结构介观压光型微加速度计 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3363-3367.
    [15] 张晞, 张声艳.  数字闭环石英挠性加速度计信号检测技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3356-3362.
    [16] 唐涛, 张桐, 黄永梅, 付承毓.  惯性稳定平台中的加速度反馈控制技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3462-3466.
    [17] 杨飞, 刘国军, 安其昌.  结构函数在大口径光学系统评价中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3832-3836.
    [18] 范磊, 张景旭, 邵亮, 赵勇志.  采用液压Whiffle-tree的大口径主镜轴向支撑 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2126-2131.
    [19] 陈宝刚, 王帅, 杨飞, 张景旭.  大口径望远镜主镜保护盖设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 988-992.
    [20] 安其昌, 张景旭, 张丽敏.  望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2115-2119.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-27
  • 修回日期:  2018-08-31
  • 刊出日期:  2018-12-25

提高大口径望远镜控制系统闭环带宽的方法

doi: 10.3788/IRLA201847.1237001
    作者简介:

    邓永停(1987-),男,副研究员,博士,主要从事望远镜精密跟踪控制方面的研究。Email:dyt0612@163.com

基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金(11603024)

  • 中图分类号: TP391.8

摘要: 为了提高大口径望远镜的抗风载扰动能力和对目标的跟踪精度,要求望远镜控制系统有较好的动态性能和稳态跟踪精度,望远镜的闭环控制带宽决定了控制系统的跟踪性能。因此,首先根据望远镜结构的二质弹簧质量模型,分析影响望远镜控制系统闭环带宽和动态响应的因素,进而介绍提高闭环控制系统带宽的两种方法:结构滤波器方法和加速度反馈控制方法;然后,详细分析了结构滤波器的设计方法及其望远镜控制系统中的应用;最后,分析了基于加速度反馈控制的设计方法以及该控制策略对提高望远镜控制系统闭环带宽的有效性。通过实验结果可以看出,加速度反馈控制方法对提高望远镜镜控制系统闭环带宽更加有效。

English Abstract

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