大口径望远镜主镜位置控制系统设计

发布时间：2024-05-17 16:50

　　为了满足4 m大口径望远镜镜面成像对主镜位置的高精度需求,介绍了采用电机驱动浮动液压支撑方式的主镜位置控制系统设计方法。介绍了主镜位置控制系统的构成并建立了各结构的数学模型;基于线性扩张观测器和一阶动态滑模控制方法,设计了主镜位置控制器;对该控制系统进行了仿真验证。结果显示:在俯仰轴以1 (°)·s^-1的速度匀速运动的情况下,每个支撑区域的跟踪误差最大值小于0.5μm;在俯仰轴正弦引导情况下,跟踪误差最大值为1μm,明显优于传统的比例积分控制的13μm跟踪误差,满足4 m望远镜主镜位置控制系统的设计要求。该研究为大口径望远镜主镜位置控制系统设计提供了一定的参考。

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【部分图文】：

图1轴向液压支撑原理图

为了保持主镜相对主镜室的位置不变,本文采用了永磁同步电机对主镜位置进行调节。通过控制永磁同步电机的转动控制丝杠杆的收缩或者伸长,以改变伺服缸油腔的油液,从而改变液压缸下腔油压,使得整个区域的支撑力和位置发生改变。液压缸上腔与蓄能器连通,从而保证液压缸上腔油压在小范围内变化,如图2....

图2单个液压分区系统组成

图1轴向液压支撑原理图2.1液压模型

图3控制系统框图

主镜位置控制系统如图3所示,由线性扩张状态观测器(ESO)、滑模控制器(DSMC)、电机位置控制回路和液压系统组成。电机位置控制回路的输入是编码器绝对位置,输出为丝杠杆伸缩的距离。电机位置控制回路包含了电机的电流环、速度环和位置环,设计好之后,电机位置控制回路相当于一阶惯性环节。....

图4阶跃响应曲线。

给定1mm的位置阶跃指令,DSMO-ADRC控制器、ADRC控制器和PI控制器的响应曲线如图4(a)所示。由图4(a)可以看出,DSMO-ADRC具有较快的响应。在t=2s时对电机施加Td=10N·m的负载力矩,相同的外部扰动下PI控制器产生了较大的位置波动,最大波动值为0....

本文编号：3975851