斜轴式天文望远镜机架驱动控制

发布时间：2017-12-24 10:33

  本文关键词：斜轴式天文望远镜机架驱动控制　出处：《南京信息工程大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 望远镜 机架 斜轴 单神经元模糊自适应PID 伺服控制

【摘要】：天文望远镜是观测天体、探索宇宙奥秘的大型精密仪器。它综合应用了当代光学系统、机械装置和电控系统的最新技术和成果,在天文学领域发挥着至关重要的作用。而天文望远镜机架则是望远镜电控系统的对象,是望远镜高精度运转的平台,也是各种光学仪器、测量传感器的承载体。机架及其伺服控制系统性能的好坏直接影响望远镜的性能,尤其是望远镜的观测平稳性,因此在天文望远镜总成中具有重要地位。随着当今科技的蓬勃发展以及天文观测领域研究的不断深入,为获取更暗更远的宇宙天体,迫使天文望远镜口径不断增大,从而导致望远镜的机架驱动系统承受更大的负载以及更多的非线性干扰,给其精密驱动控制带来极大挑战。与此同时,针对目前地平式机架结构存在过中天振动问题,世界各国都在积极研究、发展新型结构。斜轴式机架能够有效克服传统轴系过中天时的振动问题,并且使得望远镜的安全性及对低温环境的适应性都有很大提高,是天文望远镜的一种新的驱动结构,势必成为未来一段时间的研究热点。但其结构的斜轴平面位置状态的改变将给方位方向引入新的分量,使得方位轴位置状态随之改变,导致观测视场内星体位置移动,出现像场旋转,给天文望远镜的指向与跟踪控制带来了新的难题。针对上述问题,本文着力对斜轴式机架的驱动控制展开研究。依托所在实验室研制的45度斜轴式机架样机,针对非垂直轴系结构导致的像场旋转问题,以该斜轴机架为实验对象,选取太阳为跟踪目标,搭建控制硬件平台,采用视觉伺服控制与图像分析相结合的一系列算法,从而构建完整的驱动控制系统,试图克服该类机架结构存在的运动耦合以及像场旋移问题。系统利用图像传感器实时捕获目标,经DSP芯片精确解析目标质心,通过图像消旋解耦出方位与斜轴两方向的偏差,设计单神经元模糊自适应PID控制算法实施偏差调节,实现对目标的定位与跟踪。实验过程中,水平与斜轴方位的跟踪偏移误差均在±2像素值以内,水平指向偏移误差均值为0.12320,俯仰指向偏移误差均值为0.15530。实验结果表明：该驱动系统鲁棒性强,能够克服斜轴机架像场旋转导致的控制问题且满足精度要求。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH751

【参考文献】

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本文编号：1328044