本文關(guān)鍵詞：斜軸式天文望遠(yuǎn)鏡機(jī)架驅(qū)動(dòng)控制　出處：《南京信息工程大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：天文望遠(yuǎn)鏡是觀測(cè)天體、探索宇宙奧秘的大型精密儀器。它綜合應(yīng)用了當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械裝置和電控系統(tǒng)的最新技術(shù)和成果,在天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而天文望遠(yuǎn)鏡機(jī)架則是望遠(yuǎn)鏡電控系統(tǒng)的對(duì)象,是望遠(yuǎn)鏡高精度運(yùn)轉(zhuǎn)的平臺(tái),也是各種光學(xué)儀器、測(cè)量傳感器的承載體。機(jī)架及其伺服控制系統(tǒng)性能的好壞直接影響望遠(yuǎn)鏡的性能,尤其是望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)平穩(wěn)性,因此在天文望遠(yuǎn)鏡總成中具有重要地位。隨著當(dāng)今科技的蓬勃發(fā)展以及天文觀測(cè)領(lǐng)域研究的不斷深入,為獲取更暗更遠(yuǎn)的宇宙天體,迫使天文望遠(yuǎn)鏡口徑不斷增大,從而導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡的機(jī)架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)承受更大的負(fù)載以及更多的非線性干擾,給其精密驅(qū)動(dòng)控制帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。與此同時(shí),針對(duì)目前地平式機(jī)架結(jié)構(gòu)存在過(guò)中天振動(dòng)問(wèn)題,世界各國(guó)都在積極研究、發(fā)展新型結(jié)構(gòu)。斜軸式機(jī)架能夠有效克服傳統(tǒng)軸系過(guò)中天時(shí)的振動(dòng)問(wèn)題,并且使得望遠(yuǎn)鏡的安全性及對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)性都有很大提高,是天文望遠(yuǎn)鏡的一種新的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),勢(shì)必成為未來(lái)一段時(shí)間的研究熱點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)的斜軸平面位置狀態(tài)的改變將給方位方向引入新的分量,使得方位軸位置狀態(tài)隨之改變,導(dǎo)致觀測(cè)視場(chǎng)內(nèi)星體位置移動(dòng),出現(xiàn)像場(chǎng)旋轉(zhuǎn),給天文望遠(yuǎn)鏡的指向與跟蹤控制帶來(lái)了新的難題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文著力對(duì)斜軸式機(jī)架的驅(qū)動(dòng)控制展開(kāi)研究。依托所在實(shí)驗(yàn)室研制的45度斜軸式機(jī)架樣機(jī),針對(duì)非垂直軸系結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的像場(chǎng)旋轉(zhuǎn)問(wèn)題,以該斜軸機(jī)架為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,選取太陽(yáng)為跟蹤目標(biāo),搭建控制硬件平臺(tái),采用視覺(jué)伺服控制與圖像分析相結(jié)合的一系列算法,從而構(gòu)建完整的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),試圖克服該類(lèi)機(jī)架結(jié)構(gòu)存在的運(yùn)動(dòng)耦合以及像場(chǎng)旋移問(wèn)題。系統(tǒng)利用圖像傳感器實(shí)時(shí)捕獲目標(biāo),經(jīng)DSP芯片精確解析目標(biāo)質(zhì)心,通過(guò)圖像消旋解耦出方位與斜軸兩方向的偏差,設(shè)計(jì)單神經(jīng)元模糊自適應(yīng)PID控制算法實(shí)施偏差調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位與跟蹤。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,水平與斜軸方位的跟蹤偏移誤差均在±2像素值以內(nèi),水平指向偏移誤差均值為0.12320,俯仰指向偏移誤差均值為0.15530。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)魯棒性強(qiáng),能夠克服斜軸機(jī)架像場(chǎng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的控制問(wèn)題且滿足精度要求。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1328044