主动光学力促动器控制系统设计

发布时间：2017-12-11 16:08

  本文关键词：主动光学力促动器控制系统设计

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【摘要】：主动光学技术是现代大望远镜系统中的关键技术之一,属于力学、光学、计算机、精密机械和自动控制的交叉领域,其主要思想是对镜面面形失真进行实时检测、实时校正。主动光学校正的对象是镜面的热变形、重力变形和加工误差,这些误差变化缓慢,校正频率只要10-2~1Hz就能满足要求。主动光学的原理是利用波前传感器(一般为Shack-Hartmann)检测镜面的面形失真,并据此解算出应该施加的校正力及其坐标,主控机将校正力通过总线发送给相应的力促动器,由力促动器对镜面进行校正。本文的主要研究内容为力促动器控制系统的设计,以及力促动器的控制方法。论文主要分为4个部分:第一部分首先介绍了力促动器的机械结构和工作原理,并在此基础上完成了力促动器控制系统的总体设计,提出了采用CAN总线建立分布式控制网络的方案,分析了系统的软硬件需求,给出了系统预期达到的性能指标。第二部分设计了控制系统需要的所有硬件电路,包括力促动器控制电路、步进电机驱动电路、力信号采集电路,以及系统电源电路,完成了系统实验平台的搭建。第三部分首先进行了力促动器控制算法的研究,仔细分析了开环和闭环两种控制策略在力促动器控制系统中的优缺点,设计了带死区的PID控制器。其次,介绍了力促动器控制系统软件设计方法,详细地分析了系统各功能模块的实现方法,并给出了详细的程序流程图。第四部分对力促动器控制系统进行了性能测试和实验结果分析,包括力促动器性能测试,力信号采集电路标定和转换精度测试,力促动器控制实验。实验结果表明,系统能够按照所期望的方式工作,能够满足主动光学面形校正力的精度要求,并且具有良好的响应性能,具有一定的工程实用价值。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH751

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本文编号：1279074