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大口径光学望远镜油垫非线性干扰的检测与抑制
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013.2.2
  • 页码:408-415
  • 分类:TH751[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏南京210042, [2]中国科学院南京天文光学技术研究所天文光学技术重点实验室,江苏南京210042, [3]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(No.11073034,No.10903033); 江苏省“333高层次人才培养工程”资助项目
  • 相关项目:南极大口径天文光学望远镜低速高精度跟踪中的低温非线性干扰补偿的研究
作者: 杨世海|
中文摘要:

研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因;综合采用加速度计法和编码器法,精确测得了油垫的非线性干扰频率;通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换(FFT)曲线,提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后,采用Notch数字滤波器,将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时,可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后,给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5m天文望远镜的实验结果表明:通过检测并抑制油垫0.825Hz的主要干扰,望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下,方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″,PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置,该方法灵活、简单、通用性好。

英文摘要:

This paper explores the effect of nonlinear disturbance of a static pressure oil pad in an optical astronomical telescope on the tracking accuracy.Firstly,the causes of oil pad disturbance are analyzed and the frequencies of nonlinear disturbances are measured accurately with accelerometers and an encoder.By analysis of the vibration curve of the accelerometer,the position curve and Fast Fourier Transfer(FFT) curve of the encoder when the oil pad is turning on or turning off,it points out that the vibration of oil pad is narrow band interference.Then,a Notch filter is proposed to suppress the oil pad disturbance by setting the central frequency at the main disturbance frequency.The design process of the proposed method is discussed in detail.The bode diagram and the zero-pole map of Notch filter are given.When oil film thickness needs to be changed,the Notch frequency band can be adjusted flexibly by changing the parameters of Notch filter.Finally,the control system with Notch filter is implemented and filtering results are shown.Simulation and experimental results of tracking and pointing on a 2.5 m astronomical optical telescope indicate that the tracking precision of the azimuth system is 0.083 7″RMS and 0.571″PV by measuring and eliminating the main noise at 0.825 Hz.As comparing with pressure fluctuation attenuation devices,the proposed method shows the advantages of convenience,flexibility and good universality.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699