Фотоэлектрическая следящая система гидирования телескопа

Фотоэлектрическая следящая система гидирования телескопа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области астрономического приборостроения и может быть применено при управлении оптическими телескопами. В системе решается задача сохранения постоянного соотношения полезный сигнал/oiyM при постоянной величине ошибки системы , что, в свою очередь, способствует повышению ПОЭИ1Ц1ОННОЙ точности системы. В системе свет от наблюдаемой звезды поступает через объектив телескопа и модулятор светового потока на фотбприемник. Выходной сигнал фотоприемника усиливается и преобразуется в усилителе-формирователе импульсов. Полученный сигнал преобразуется в блоке регулирования частоты , который свош4 выходным сигналом через источник напряжения воздействует на электрический вход фотоприемника , , Кроме того, выходной сиг-г нал усилителя-формирователя преобразуется в Логическом блоке и в блоках вьщеления полезного сигнала. Выходной сигнал логического блока воздействует на истрчник опорного напряжения, который по этому сигналу меняет опорное напряжение, постз - пающее ча опорный вход блока регулирования частоты. Выходные сигналы блоков вьщеления полезного сигнала поступают на соответствующие усилители мощности. Усилители мощности через электродвигатели и редукторы воздействуют на карданный подвес, гида телескопа. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. I (Л

СОЮЗ аЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. SUÄÄ1228068 А1 II 4 С 05 В 11!01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTH4. (21) 3687?76/24-24 (22) 06.01.84 (46) 30.04.86. Бюл. Ó )6 (72) А.Б, Медведев и С.Н. Бубнова (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 661500, кл. G 05 В 11/01, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1I 68)4)8, кл. G 05 В II/26, 1975.

Авторское свидетельство СССР

)1 8)2041, кл. С 05 В 11/01, 1979. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ГИ,ЦИРОВАНИЯ ТЕЛЕСКОПА (57) Изобретение относится к области астрономического приборостроения и мошет быть применено при управлении оптическими телескопами. В системе решается задача сохранения постоян-. ного соотношения полезный сигнал/шум при постоянной величине ошибки системы, что, в свою очередь, способствует повышению позиционной точности системы. В системе свет от наблюдаемой звезды поступает через объектив телескопа и модулятор светового потока на фотоприемник. Вькодной сигнал фотоприемника усиливается и преобразуется в усилителе-формирователе импульсов. Полученный сигнал преобразуется в блоке регулирования частоты, который своим выходным сигналом через источник напржкения воэдей. ствует на электрический вход фотоприемника Кроме того, выходной сиг-. нал усилителя-формирователя преобразуется в Логическом блоке и в блоках выделения полезного сигнала.

Выходной сигнал логического блока воздействует на истрчник опорного напрякения, который по этому сигналу меняет опорное напряжение, посту» пающее на опорный вход блока регулирования частоты. Выходные сигналы блоков выделения полезного сигнала поступают иа соответствующие усилители мощности. Усилители мощности через электродвигатели и редукторы воздействуют на карданный подвес, гида телескопа. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1228068

Изобретение относится к астрономическому приборостроению и может быть применено при управлении телес копами.

Ь

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и помехоэащищенности системы.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг.2 — диаграммы, показь!вающие процесс формирования сигнала ошибки по каждой координате; на фиг.З вЂ” схема блока регулирования частоты (блока АРУ), на фиг.4 - схема дешифратора; на-фиг. 5- схема усилителя мощности.

Фотоэлектрическая следящая система содержит объектив 1 гида телескопа на двухстепенном поворотно-карданном подвесе, первый редуктор 2, первый двигатель -3, первый усилитель мощности 4, модулятор светового потока 5 с формирователями опорных напряжений б, фотоприемник 7, усилитель-формирователь импульсов 8, управляемый источ-, — 25 ник напряжения 9, блок регулирования частоты (блок АРУ) 10, блок формирования импульсов ll, цифроаналоговый преобразователь 12, коммутатор 13, элемент И-НЕ 14, элемент ИЛИ 15, счетчик 16, элемент НЕ 17, дешифратор 18, элемент И-НЕ 19, триггер 20, элемент И-НЕ 21, сумматор 22, компаратор 23, элемент HE 24, триггер 25, счетчик 26, регистр 27, формирователи импульсов 28 и 29, триггер 30, 35 формирователь импульсов 31, элемент

НЕ 32, элементы И-НЕ 33 и 34, реверсивный счетчик 35, преобразователь кода 36, регистр 37, элемент ИЛИ 38, компаратор 39, элемент НЕ 40„элемент И-НЕ 41, элемент НЕ 42, формирователь импульсов 43, элементы И-НЕ 44 и 45, триггеры 46 и 47, элемент И-НЕ 48, триггер 49, элемент 2-4И-ИЛИ-НЕ 50, первый и второй блоки выделения полезного сигна- 45 ла 51 и 52, источник опорного напряжения 53, блок ускоренной обработки начального рассогласования 54, логический блок 55, источник постояннного напряжения 56, преобразователь 50 частота — напряжение 57, элемент сравнения напряжений 58, усилитель

59, фильтр нижних частот 60, пороговый элемент 61, элементы НЕ 62 — бб, блок 8И-НЕ 67, элементы НЕ 68 и 69, 55 элемент 2-2И-ИЛИ-HE 70,0-триггер 71, элемент 2"2И-ИЛИ-НЕ 72, D-триггер 73, усилители 74 — 77, второй усилитель где лп,— отношение сигнал/шум; разность числа сигнальных импульсов за период модуляции (Т); число сигнальных импульсов эа время Т число импульсов от фона за время Т число шумовых импульсов фотоприемника 7 за время

Т; мощности 78, второй двигатель 79, второй редуктор 80, резистор 81, источник положительного напряжения 82.

На чертежах обозначено: N — сигс нал ошибки, N,Ng — модули ошибок по. оси t uP.

Источник опорного напряжения 53 содержит цифроаналоговый преобразователь !2, коммутатор 13, источник постоянного напряжения 56.

Логический блок 55 содержит элемент И-НЕ 14, элемент ИЛИ 15, счетчик 16, элемент HE 17, дешифратор 18, элемент И-НЕ 19, триггер 20, элемент

И-НЕ 21, сумматор 22, компаратор 23, элемент HE 24, триггер 25, счетчик

26, регистр 27, формирователи импульcos 28 и 29 и триггер 30.

Блок выделения полезного сигнала

5! (нли 52) содержит формирователь импульсов 31, элемент НЕ 32, элементы И-НЕ 33 и 34, реверсивный счетчик

35, преобразователь коде 36, регистр

37, элемент ИЛИ 38, компаратор 39, элемент НЕ 40, элемент И-НЕ 41 элемент HE 42, формирователь импульсов

43, элемент 2-4И-ИЛИ-НЕ 50 и блок ускоренной обработки начального рассогласования 54..

Блок ускоренной обработки начального рассогласования 54 содержит элемент И-HE 44 и 45, триггеры 46 и

47, элемент И-HE 48 и триггер 49.

Сигнал ошибки в каждом блоке выделения полезного сигнала 51 (или 52) образуется как результат разностных измерений числа сигнальных импульсов за первую и вторую половину периода модуляции. Если в общем случае имеют место шум фотоприемника 7 и сигнал, вызванный фоном неба, то величину отношения сигнал/шум при таких измерениях можно выразить формулой:

1228068

Приняв N тчъ д П (2) 5

10 можно записать (4) 15

20 (5) n + и ттт ц и, (6) Р

A n (1+ 1). д п стч\ стгч (7) 56

:Г67Р /d 1,6 0,1

2 о 1,6с/d (10) о(0,5

10 с, 50

N — число периодов модуляции.

Пусть 4- некоторое целое число.

1 A Псгт п +и +n

Cm яычч mm

Обозначив

Можно показать, что выражение для дп в зоне линейности модулятора стат светового потока 5 (или анализатора) (+0,5 d изображения) описывается формулой:

16Å дп, . п, . (8) г где Š— смещение изображения с оси модулятора светового потока 5;

4 — диаметр изображения, выведенной путем интегрирования частотно-модулированного сигнала, изменяющегося по синусоидальноиу закону.

Подставив (8) в (7), получаем: р (1+к)

А -, 6 -Я(9) если в формуле (9). a(0 (идеальный фотоприеиник 7) .

Из (9) и (10) получаем:

Ао 1+Ф (1 1)

N N (1+d), (12) где 11 . — чйсло периодов, необходимых для накопления числа в случае

" отсутствия фона и шума.

Находим число А . Физический смысл его - это число сигнальных импульсов, которое необходимо накопить в системе, чтобы при данной от30

45 носительной ошибке Я/d отношение сигнал/шум было равно заданному (см. фоРИУлУ 10) в случае отсутствия шума фотоприемника 7 и мешающего светового фона.

Необходииая точность работы системы принимается равной с /d 6 0,1.

Для надежного определения наличия такой ошибки задаеися величиной 1 3. тогда число A > 56, (13)

1,6 . О,1

Это число, как видно иэ формулы (10), не зависит от светового потока.

Увеличение светового потока приводит к увеличению быстродействия: число А накапливается за меньшее число периодов модуляции Т . Граничный случай — число А накапливается за один период модуляции. Как следует из (8), световой поток для этого слу. чая

При частоте модуляции 37,5 Гц это соответствует и 13000 иип/с. При дальнейшем увеличении яркости быстро" действие системы не увеличивается (оно ограничено частотой вращения модулятора светового потока 5), а возрастает величина ° . Однако точность работы системы в этом случае ограничена механикой, точностью модулятора светового потока 5, дискретностью maгового двигателя 3. Уменьшение светового потока не приводит к потере точности, а лишь к росту времени на-. копления. Предельная величина времени накопления может. быть найдена as скорости возмущенного воздействия на входе системы. Она характеризуется величиной порядка 0,05 /с, а значит

4 время накопления, допуская уход звезды на 0,5, равно:

Целесообразная настройка блока регулирования: частоты (блока АРУ) 10 системы может быть найдена исходя из условия максимальной скорости отработки приводами телескопа (на чертеже не показаны) большего (ЕЪ 0,5d) рассогласования. В этом случае полезный световой поток от звезды подвергается lOOX-ной модуляции и можно

1228068 считать (предполагается наличие рас согласования по одной оси), что все сигнальные импульсы дают вклад в веМ личину n . Если за каждый период модуляции возникает разностный сигнал а 11 > A > то мОжнО записать

n,> A fÄ (! 4) где f — частота модуляции.

Для обычно принятой в фотоэлектри- 1б ческих системах гидирования телеско- . па величины f„ 37,5 Гц можно найти:

n >56 ° 37,5 20000 имп/с. Как следует из формулы (11), при наличии фона не.. ба и шума фотоприемника 7 для сохранения заданной точности работы системы необходимо увеличить число А в (1+g) раз, причем

Эт

1+ о1ср где Ф,- световой поток от звезды; ср — световой поток от фона неФ ба; 25 р, — эквивалентный световой IIO ток, обязанный шуму фотоприемника 7. Алгоритмы нахождения числа й1 можно представить следующим образом, Зб

1. Фотометрируется полный световой поток Ф + ф + Ф, за некоторое время экспозиции Т1, результат измерения запоминается N„

2. Фотометрируется раэиостный век торный сигнал при большом рассогласовании за промежуток времени Т

Для его нахождения следует суммировать модули сигналов ошибки

IN,! - l N,! + )mс) (16)

На фиг. 2 приведены диаграммы, показывающие процесс формирования сигнала ошибки по каждой координате при прохождении светового потока че- 45 рез модулятор светового нотока 5.

Положение изображения звезды и начальное положение ротора модулятора светового потока 5 изображены в верхнем углу фиг.2. Изображение звезды 5ц смещено, в общем случае, по двум осям. Очевидно, что при 100Х-ной модуляции сигнал существует в течение времени Т /2, а фаза его зави-: сит от углового положения звезды щ относительно Центра вращения модулятора светового .потока 5. Заштрихованные области изображают сигналы, приходящие в полупериоды суммирования, расположенные выше оси, и вычитания — ниже оси. Как видно из фиг.2, угол, в течение которого сиг нал проходит в положительный полупериод модуляции по оси t, будет выражен

С о (17) а в отрицательный полупериод

t о . (18)

Разность

t+ - t At < 2M. (19)

Аналогично можно найти для осиЮ :

41р 2d. (20)

Сумма d t + 4t 5 численно равt на углу существования сигнала от звезды прн lOOX-ной модуляции. Вели" чина этого сигнала эа период модуляции равна: п — n

em 2. сэ где и, — частота сигнальных импульсов.

Следовательно, для получения величины, характеризующей полезный световой поток, необходимо сложить модули сигналов ошибок по двум координатам. Полученная величина численно равна полезному световому и потоку. Равномерный фон не подвергается модуляции, поэтому его составляющие в каждый полупериод мод„ляции равны и при вычитании взаимно компенсируются.

3, Выполняется условие:

m. + 11„+ Я - 1Ы,), (21)

4. Придается величине Т числен1 ное значение: т, =A,т (22)

1ре TÄ вЂ” период модуляции.

5. Тогда можно записать:

T =AT„, Я, +Н,+М (n, +п +и Q A, T„, (23)

Учитывая п.3, получаем: и, A Т„(п, +и +и )Д TÄ откуда - —" (1+од .. (25)

О и о

Таким образом, уравнение (ll) решают, подсчитав число периодов модуляции, необходимых для набора суммарного числа сигнальных импульсов на выходах обоих блоков выделения полезСистема работает следующим образом.

С помощью приводов системы управления телескопа (не показаны на фиг.1) телескоп наводится на выбранную звезду. При этом световой поток от звезды собирается обьективом гида телескопа и в фокальной плоскости полудискового модулятора светового потока 5 возникает изображение выбранной звезды. Начальное рассогласование, между оптической осью Ilo лудискового модулятора светового потока 5 и изображением звезды должно быть не менее 0 5 диаметра этого иэображения, что обычно выполняется из-за наличия ошибок наведения телескопа. Промодулированный световой поток попадает на оптический вход фотоприемника 7, где преобразуется в частотно-модулированную последовательность электрических импульсов различной амплитуды. Эти импульсы поступают на вход усилителя-формирователя импульсов 8, который осуществляет функции дискриминации, усиления и формирования выходных импульсов по амплитуде и длительности. Работу усилителя-формирователя импульсов 8 можно представить следующими соотношениями:

U 0, при 11

0 l npu U ъ 1! где П, 0 „ - напряжение на входе и выходе усилителяформирователя импульсов 8;

U - напряжение (порог)

3 дискриминации усили" теля-формирователя импульсов 8; .Т„ — длительность выходного импульса усили,теля-формирователя импульсов 8.

Сформированные по амплитуде и дли:тельности импульсы с выхода усилителя"формирователя импульсов 8 поступают на первый вход блока регулирования частоты (блока АРУ) 10 функциональная схема которого приведена на фиг. 3,.

Средняя частота входных импульсов в преобразователе частота — напряжение 57 преобразуется в постоянное напряжение, которое в элементе сравнения напряжений 58 сравнивается с

7 1228068 ного сигнала 51 и 52, равного числу импульсов от суммы полезного сигнала, фона и шума фотоприемника 7 за время, равное произведению А. T„

6. Можно воспользоваться величиной А для организации коррекции установки блока регулирования частоты (блока АРУ) 10 с целью компенсации снижения быстродействия системы при наличии фона. 1О

Действительно, максимальная скорость двигателя 3 в режиме больших рассоглассований, равная h f„, где

h — - цена шага двигателя 3, обеспечивается при установке блока регулирования частоты (блока АРУ) 10 nÄ> А f„ При этом частота шагов равна частоте вращения модулятора светового потока 5.

Если работа системы протекает при 20 наличии фона, то необходима установка

А А (!+Ы). Это число через цифроаналоговый преобразователь 12 может быть использовано для установки блока регулирования частоты 10 так, чтобы 25

n,„) А f„А (I+or) f„(26) путем соответствующего масштабирования. При этом количество сигнальных импульсов будет сохранено (разумеется, в пределах работы блока регули- 30 рования частоты 10).

7. Для повышения быстродействия системы в режиме накопления следует предусмотреть два режима работы: режим согласования и режим слежения.

В режиме согласования скорость двигателя 3 может быть максимальной, а остановка — по изменению знака рассогласования. Использование режима быстрого согласования приводит к ошибке

40 установки, которая зависит от величины шага двигателя 3 и не превышает значения 0,5-1 диаметра изображения при шаге, например, величиной 0,05d.

Таким образом, предлагаемая сис- 45 тема позволяет решить следующие задачи: автоматическую установку числа А, характеризующего режим накоплеиия, соответствующий данному соотношению сигнал/шум + фон и требуе- у мой точности; автоматическую коррекцию средней частоты следования импульсов фотоприемника 7, необходимой для повышения быстродействия системы в присутствии фона; обеспечение режи" ма быстрого согласования в режиме накопления с автоматическим переходом в режим слежения.

1228068

30

4S постоянным опорным напряжением, поданным на второй вход блока регулирования частоты (блока АРУ) 10.

Разность этих напряжений подается . на вход усилителя 59 и с его вйхода, который является первым выходом блока АРУ 10, подается на вход управляемого источника напряжения 9, линейно преобразующего низковольтное постоянное напряжение на своем входе в высоковольтное напряжение, необходимое для питания фотоприемника 7.

Одновременно выход преобразовате-. ля частота - напряжение 57 через фильтр нижних частот 60 подключен к входу порогового элемента 61, .на выходе которого появляется сигнал "l . в случае, если напряжение на его входе превышает пороговое. Выход порогового элемента 61 является вторым выходом блока АРУ IO.

Функциональная зависимость между входами и выходами блока АРУ )О может быть выражена уравнениями: где Ц вЂ” напряжение на первом

Вви q выходе блока АРУ 10

U — максимальное напряжеВых.е. mam ние на первом выходе блока АРУ 10;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя 59;

И - коэффициент преобразо.вания преобразователя частота — напряжение

57 ф

n --,,средняя частота импульВх сов на входе преобразователя частота — напряжение 57.

При этом для случая nВ„И(Usк имеем:

1 вы.1 1 етх.1 "

Для второго выхода блока АРУ 10 функциональная зависимость следующая:

Ць.,„.a - I ý если ns„) пел..щ, (29)

11ьых. 0ý,eccl ns, 6 пВ„„ ; где U — сигнал на втором выходе

ВьФ и блока АРУ 10;

n - пороговая средняя часIx. in тота входных импульсов на входе преобразователя частота — напряжение 57. >

Благодаря связям между фотоприемником 7, усилителем-формирователем импульсов 8, управляемым источ5

25 ником напряжения 9 н блоком регулирования частоты i 10, показанным на фиг.l, средняя частота выходных импульсов на выходе усилителя-формирователя импульсов 8 попдержнвается относительно постоянной в широком диапазоне изменения величины падающего светового потока, т.к. с увеличением последнего уменьшается ве- . личина напряжения, поступающего на управляющий вход фотоприемника 7 с выхода управляемого источника питания 9, что приводит к уменьшению средней амплитуды импульсов.на выходе фотоприемника 7, а следовательно, и к снижению средней частоты следования их as-за изменения. отно" сительного порога дискриминации усилителя-формирователя импульсов 8.

После включения питания проходит некоторое время, пока на втором выходе блока регулирования частоты 10 не появится "1", означающая готовность к работе фотоприемника 7. До момента появления этого сигнала все триггеры, счетчики, регистры системы могут находиться в случайном положении. Появление "1" на втором выходе блока регулирования частоты

1О вызывает срабатывание блока формнровання импульсов 11, сигнал с прямого выхода которого обнуляет регистры 37 и 27, счетчики 26 и 16, реверсивный счетчик 35 и через элемент НЕ 17 — триггер 20, а импульс с инверсного выхода обнуляет триггеры 46, 47, 25 и 30.

Таким образом, система приходит в исходное состояние. Одновременно с второго выхода блока регулирования частоты 10 подается "1" на соответствующие входы элементов И-НЕ 21, И-НЕ 14, 2-4И-ИЛИ-НЕ 50, подготавливая их к работе.

Первый и второй элементы И-НЕ 33 и 34 закрыты "0", поданным на их входы с прямого выхода триггера 30.

Поэтому сигнальные импульсы не проходят на входы реверсивного счетчика

35 и все элементы блока вьщелення полезного сигнала 51 находятся в исходном состоянии. На вход элемента

И-НЕ 21 поступают импульсы с выхода усилителя-формирователя импульсов 8 и проходят на сигнальный вход счетчика 26, т.к. элемент И-НЕ 21 открыт по своим входам сигналами "1 со второго выхода блока регулирования час!

228068.

10

20

25 тоты 10 и с инверсного выхода триггера 20. Счетчик 26 начинает суммировать сигнальные импульсы, поступа. ющие с выхода усилителя-формирователя импульсов 8, характеризующие суммарный сигнал от звезды, фона не ба и шума фотоприемника 7. Параллель но с работой счетчика 26, суммирую-щего сигнальные импульсы, начинает работать счетчик 16, выполняющий роль счетчика времени.

Входные импульсы от формирователя опорного напряжения 6 подаются на четвертый вход элемента И-НЕ 14, на третий вход которого подана "l" с ,второго выхода блока регулирования частоты 10, на второй вход—

"1" .с инверсного .выхода триггера 20, а на первый вход - "l" с инверсного выхода триггера 25. Поэтому входные импульсы элемента И-НЕ 14 проходят на первый (т.е. сигнальный) вход счетчика l6, в котором суммируется число периодов выходного сигнала формирователя опорного напряжения 6.

Суммирование в счетчиках 26 и 16 будет продолжаться до момента времени, когда в счетчике 16 не накопится число А,, определяемое в соответствии с формулой (10). 30

В момент появления кода числа А, на входной шине дешифратора 18 на

его выходе появляется "1 " и поступает на первый вход элемента И-НЕ 19, oTKpblToFo no BTopoNjj входу сигналом 35

"1", поданным с инверсного выхода триггера 30.

Дешифратор !8, структурная схема которого приведена на фиг.4, представляет собой устройство, выходной 4О сигнал которого равен "1" при наличии на его входах кода 00111000

56 А, и "0" при других кодах.

На выходе элемента И-НЕ-19 появляется "0", который устанавливает 45 триггер 20 в состояние "!". При этом, закрывается элемент И-НЕ.21 и элемент

: И-НЕ 14, на первый и третий входы которых теперь подан "0" с инверсного выхода триггера 20. Опрокидывание триггера 50

20 вызывает срабатывание формирователя импульсов 28, выходной импульс которого поступает на третий (т.е.

: синхронизирующий) вход регистра 27.

При этом в нем записывается код чис- 55 ла импульсов N,+N +N накопленных в счетчике 26 за время Т„ = А Т„.

Этот код фиксируется с помощью счетчика. 16, работа которого опысывается формулой (23).

На этом первый цикл работы системы заканчивается.

По заднему фронту импульса, выработанному формирователем импульсов

28, срабатывает формирователь импульсов 29, который своим сигналом первого (т.е. инверсного) выхода устанавливает триггер. 30 в положение "I", а со второго (т.е. прямого! выхода через элемент ИЛИ 15 обнуляет счетчик

l6, а.через элемент НЕ 17 — триггер

20.

При этом закрывается элемент И-HE !

9, на второй вход которого поступает "0" с инверсного выхода тригге.ра 30, элементы И-НЕ 33 и 34 открываются "1", поступающей на их вторые входы с прямого выхода шестого триггера 30,, элемент И-HE 41 закрыт "0", поданным на его третий вход с прямого выхода триггера 25. Поэтому цепь обнуления реверсивного счетчика 35 через формирователь импульсов 43 и элемент ИЛИ 38 отключена. На сигнальные входы реверсивного счетчика 35 через открытые элементы И-НЕ 33 и 34 начинают проходить сигнальные импуль-, сы в соответствии с сигналами о полупериодах сложения и вычитания, поочередно приходящими на третьи входы элементов И-НЕ 33 и 34 от формирователя опорного нанряжения 6, причем. они поступают на третий вход элемен- . та И-HE 33 через элемент НЕ 32, а на третий вход элемента И-НЕ 34 непосредственно.

Начальное рассогласование между направлением на звезду и оптической осью. гида телескопа должно выбираться равным не менее 0,5 диаметра изображения звезды с тем, чтобы была обеспечена 100Х-най модуляция светового потока. Код числа сигнальных импульсов, накопленных в реверсивном счетчике 35, через преобразователь кода

36 поступает на первый (т.е. информационный) вход регистра 37.Обновление кода в регистре 37 происходит в начале каждого периода модуляции по сигналу с выхода формирователя импульсов. 31. Этот сигнал подается на второй (т.е. синхронизирующий) вход регистра 37, Момент появления сигнала на выходе формирователя импульсов 31 привязан к переднему фронту выходно13

)228068 го сигнала формирователя опорного напряжения 6.

Преобразователь кода 36 представляет, собой набор элементов ИСКЛЮЧАЮ"

ЩЕЕ ИЛИ для каждого разряда кода 5 двоичного числа. Он пропускает на свОй выход информацию в прямом коде, если число положительное, н в обратном коде, если оно отрицательное.

Знак числа определяется знаковым

10 разрядом реверсивного счетчика 35, подключенного к вторым входам каждого разряда преобразователя кода 36, причем

"1" соответствует отрицательному числу, "0" — положительному.

Благодаря такому включению преобразователя кода 36 в регистре 37 записывается модуль сигнала ошибки.

Информация с выхода регистра 37 подается на один из входов сумматора

22, такая же информация с выхода второго блока выделения полезного сигнала 52 поступает на другой его вход.

Таким образом, на выходе сумматора 22 накапливается сумма модулей сигналов ошибок обоих блоков выделения полезного сигнала 51 и 52 в соответствии с уравнением ()6) . Код суммы с выхода сумматора 22 поступает на второй вход компа)оратора 23, на первый информационный вход которого подается код числа с выхода регистра

27, полученного после окончания первого цикла работы системы в соответ- 35 ствии с уравнением (23).

Возрастание кода на выходе сумматора 22 продолжается до тех пор, пока он не превысит код, поданный на первый вход компаратора 23. В этот 40 момент на выходе компаратора 23 возникает сигнал "1", который через элемент НЕ 24 установит триггер 25 в положение "1". При этом закрьнзается элемент И-НЕ )4, на один из входов 45 которого подается сигнал с инверсного выхода триггера 25, и прекращает работу в режиме суммирования счетчик 16.

Число, накопленное в счетчике 16 50 в течение второго цикла работы системы и представляющее собой решение уравнения (25), поступает на вторые входы компараторов 39 каждого блока выделения полезного сигнала 51 и 52 ss и на вход цифроаналогового преобразователя 12 в источнике опорного напряжения 53.

После установки триггера 25 в положение "1" открывается элемент

И-НЕ 41, закрытый до этого момента

"0", поданным с прямого выхода триггера 25 на его третий вход. При этом замыкается цепь обнуления реверсивного счетчика 35, состоящая из формирователя импульсов 43 и элемента

ИЛИ 38. Одновременно с прямого выхода триггера 25 "1" поступает на второй и третий входы элемента

2"4И-ИЛИ-НЕ 50. Этим разрешается прохождение импульсов с выхода элемента

2-4И-ИЛИ-НЕ 50 на второй вход усилителя мощности 4.

Усилитель мощности 4, принципиальная схема которого приведена на фиг. 5, обеспечивает коммутацию обмоток шагового двигателя 3, что соответствует шагу в одном направлении при условиях Ug„, = 1 ° )) „ = О, шагу в противоположном направлении при условиях U „, „), U „ = 1, и сохранение позиции двигателя 3 при условиях Uq О, 0щ, = О. При этом на первый вход усилителя мощности 4 по" дается импульсный сигнал логического уровня, а на второй вход — потенциальный сигнал того же уровня.

До момента срабатывания триггера

25 выход коммутатора 13 был подключен к выходу источника постоянного напряжения 56, соединенному с его первым информационным входом, поскольку на втором управляющем входе коммутатора 13 присутствует "0", а на первом — "1 После установки триггера.25 в положение "1" сигналы на. управляющих входах коммутатора 13, подключенных к прямому и инверсному выходам пятого. триггера 25, меняются местами и выходной сигнал коммутатора 13 становится равным выходному сигналу цифроаналогового преобразователя 12.

Функциональная зависимость между входными и выходными сигналами коммутатора 13 задана следующими условиями;

))в,„))ц 1ана ., если U ), Ю %

Uewx Usx г а, если ))мо „О

))упе.g 1 е где 1) „„ - выходной сигнал коммутатора 13, "ькл — аналоговый сигнал на первом информационном входе;

15 1228

U — аналоговый сигнал ел-g л на втором информационном входе;

U»» логический уровень на первом управляю, 5 щем входе;

11„„„ — логический уровень на втором управляют щем входе.

Выходное напряжение коммутатора 13 0 подается в качестве опорного на второй вход блока регулирования частоты

l0. При этом средняя частота следования сигнальных импульсов будет соответствовать уравнению (26). Схема блока регулирования частоты 10 предс тавлена на фиг.3. Этот блок представляет собой устройство с обратной связью, работа которого основана на сравнении опорного напряжения с нап- 20 ряжением, полученным путем преобразования средней частоты сигнальных импульсов в напряжение. Поэтому средняя частота следования сигнальных импульсов линейно зависит от опор- 25 ного напряжения, что и использовано в данной системе.

Таким образом, после установки триггера 25 в положение "1" заканчивается второй цикл работы системы. Зо

При этом автоматически устанавливается необходимый режим работы блоков выделения полезного сигнала 51 и 52, Э обеспечивающий заданную точность (выбор числа А ), автоматически ус35 танавливается необходимый режим питания фотоприемника 7 (выбор числа

А), обеспечивающий постоянство полезного сигнала в присутствии фона неба.

Установка триггера 25 в "I" включается в режим быстрого согласования системы.

Работа системы в этом режиме происходит следующим образом. 45

Триггеры 46, 47.и 49 в исходном состоянии находятся в состоянии "0", поэтому в элементе 2-4И-ИПИ-HE 50 подгототовлена к работе верхняя половина элемента, на пятый вход кото- 50 рого подана "1" с инверсного выхода триггера 49. На первый вход этой половины элемента поступают импульсы с выхода формирователя импульсов 31.

Эти импульсы проходят на выход эле- 55 мента 2-4И-ИЛИ-НЕ 50, т.к. на двух остальных входах каждой из частей этого элемента уже установлена "1"—

068 16 с прямого выхода триггера 25 и со второго выхода блока регулирования частоты 10 °

Если изображение звезды смещено с оси вращения модулятора светового потока 5, то в моменты времени, привязанные к началам каждого периода выходного сигнала формирователя опорного напряжения 6 с помощью формирователя импульсов 31, знаковый разряд реверсивного счетчика 35 устанавливается в определенное положение, зависящее от направления смещения изображения по рассматриваемой оси.

Поэтому в зависимости от знака числа,.накопленного в реверсивном счетчике 35 к моменту начала периода, срабатывает элемент И-НЕ 44 (или 45) и устанавливает триггер 46 (или 47) в положение "I". При этом двигатель 3 вращается с максимальной скоростью, определяемой частотой вращения модулятора светового потока 5 и ценой шага двигателя 5.

Направление вращения двигателя 3 определяется знаковым разрядом реверсивного счетчика 35. Вращение двигателя 3 будет продолжаться до момента изменения знака числа, накопленного в реверсивном счетчике 35 к моменту окончания очередного периода.

В момент изменения знака укаэанного числа открывается закрытый до того элемент И-HE 44 (или 45), одновременно закрывается открытый элемент

И-НЕ 45 (или 44), т.к. сигнал со знакового разряда реверсивного счетчика

35 подается на вход элемента И-НЕ 44 непосредственно, а на вход элемента

И-НЕ 45 " через элемент HE 40. Срабатывает триггер 46 (или 47), стоявший до того в состоянии "0". Таким образом, оба триггера 46 и 47 оказываются в состоянии "1", их прямые выходы подключены к входам элемента

2И-НЕ 48. Поэтому на выходе этого элемента возникает "0",.переводящий триггер 49 в состояние "1".

Верхняя половина элемента 2-4И-ИПИ-НЕ 50, пятый вход которой подключен к инверсному выходу триггера

49, закрывается "0" с этого выхода, запрещая прохождение импульсов с выхода формирователя импульсов 31 на второй вход усилителя мощности 4. Вторая половина элемента 2-4И-ИЛИ-НЕ 50 открывается "I", поступающей с прямого выхода триггера 49 на шестой

18:

1228068

17 вход элемента 2-4И-К1Н-НЕ 50 после переключения триггера 49, Тем самым импульсы с выхода формирователя импульсов 31, совпадающие по времени с присутствием "1" на выходе компарато- ра 39, пройдя открытый элемент И-НЕ

41 и элемент НЕ 42, подаются на четвертый вход открытой половины элемента 2-4И-ИЛИ-НЕ 50 и,поступают на второй вход усилителя мощности 4. Таким образом, система переходит к четвертой фазе работы — режиму слежения.

Ошибка системы в конце фазы быстрого согласования находится в пределах одного диаметра изображения в ре-1> альных условиях работы.

Работа системы в режиме слежения начинается при следующих условиях: триггеры 46, 47 и 49 установлены в состояние "1", на второй вход компаратора 39 подан код числа А, выработанный логическим блоком 55. На выходе источника опорного напряжения 53 установлено необходимое опорное нап. ряжение. Элементы И-НЕ 41 и 2-4И-ЙЛИ-НЕ 50 открыты по соответствукицим входам, на которые подана "1" с прямого выхода триггера 25. Элементы

И-НЕ 33 и 34 открыты по соответствующим входам, подключенным к пря- Зв мому выходу триггера 30.Работа блоков выделения полезного сигнала 51 и 52 в режиме слежения протекает в виде повторяющихся циклов

Сигнальные импульсы с выхода уси- 3S лителя — формирователя импульсов 8 через элементы И-НЕ 33 и 34 поступают на входы реверсивного счетчика

35. Периоды слежения и вычитания управляются сигналами формирователя 40 опорного напряжения 6, управляющими коммутацией элементов И-НЕ 33 и 34, выходы которых .подключены соответственно к входам, сложения и вычитания реверсивного счетчика 35. Если изоб- 45 ражение смещено относительно центра вращения ножа модулятора светового потока 5 по оси, соответствующей работе выбранного блока выделения полезного сигнала 51, то возникает 50 частотная модуляция сигнальных импульсов, что приводит к неравенству их числа, поступающего на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 35. На его выходах образуется 55 код разности числа импульсов, поступивших на входы сложения и вычитания в соответстующие полупериоды сигнала генератора опорного напряжения модулятора светового потока 5. Этот код поступает через преобразователь кода 36, работа которого описана вьппе, на первый (т.е. информационный) вход регистра 37.

Записанный в регистре 37 код поступает на первый вход компаратора 39, где сравнивается с кодом установленного числа A, поступающим на его второй вход с выхода счетчика 16 логического блока 55. Если за один период модуляции накопленное на реверсивном счетчике 35 число меньше числа А, то на выходе компаратора 39 сохраняется "0" и реверсивный счетчик 35 продолжает работу в том же режиме в следующем периоде модуляции.

Так будет продолжаться до того момента, когда в начале определенного цикла модуляции накопление разности в реверсивном счетчике 35 не превысит число А . В этот момент на выходе.компаратора 39 возникает "1",, на выход элемента И-НЕ 41 проходит импульс с, выхода формирователя импульсов 31, привязанный к фронту начала периода модуляции. Через элемент

НЕ 42 этот импульс в виде "1" поступает на четвертый вход открытой половины элемента 2-4И-ИЛИ-НЕ 50 и далее идет на второй вход усилителя мощности 4.

Двигатель 3 совершает шаг в направлении согласования, определяемом знаковым разрядом реверсивного счетчика 35. По заднему фронту импульса образукпцегося на выходе элемента

И-НЕ 41, срабатывает подключенный к выходу этого элемента формирователь импульсов 43, выходной импульс кототорого через элемент ИЛИ 38 поступает на вход обнуления реверсивного счетчика 35. После обнуления реверсивного счетчика 35 начинается второй цикл работы, в результате. которого шаговый двигатель 3 делает еще один шаг и т.д.

Частота шагов двигателя 3 опреде-ляется величиной рассогласования, установленным числом А и средней частотой сигнальных импульсов. Число циклов накопления может быть найдено по формуле:

А,. п + и, + n

К— (30) )9 откуда.1228068 20

Формула изобретения

f3s

1 áЕ/d п

К T„A с (31 ) 5

Таким образом, число периодов накопления автоматически увеличивается .с уменьшением частоты следования сигнапьных импульсов, величины ошибки рассогласования и отношения величины 1б полезного потока к мешающему фону.

Благодаря этому сохраняется отношение сигнал/шум при постоянной величине ошибки, что способствует повышению позиционной точности системы гидирования не менее, чем в три раза в условиях работы по слабым звездам, а также увеличению чувствительности системы. Свойство предлагаемой системы сохранять постоянными частоту сигнальных импульсов