Система управления положением телескопа

Система управления положением телескопа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.с ° i

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-sy(22) Заявлено 2904.75(21) 2129828/24 с присоединением заявки М(23) Приоритет— (51)М. Кл.2

G 05 D 1/02

G 05 В 11/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (53) УДК б2-50 (088. 8) Опубликовано 250879. Бюллетень Но 31

Дата опубликования описания 30,09.79 (72) Авторы изобретения E. 1!, Неплохов, A . Б. Медведев и Ю. Б . Шварцман (71) Заявитель (54 ) СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ТЕЛЕСКОПА

Изобретение относится к области автоматического управления и может найти применение в комплексах крупных и средних оптических телескопов.

Известна система управления (1), содержащая преобразователь напряжения в частоту, избирательный усилитель, подключенный к фазачувствительнаму выпрямителю, сумматор, двиraтель грубой настройки и синхронный двигатель, кинематически связанные через дифференциал. Известно устройство (2), содержащее вычислительный блок клавиши ручной коррекции генеI

15 ратор импульсов, счетчик импульсов, сумматор, выход которого связан с цифровым следящим приводом, выходной вал которого связан с телескопом.

Ближайшим прототипом предлагаемой системы является система управления положением телескопа (3), содержащая оптически связанные с телескопом светочувствительный элемент, фотоэлектрический анализатор и коррекционную пластину, блок ввода данных и по числу координат управления телескопом блоки коррекции положения телескопа, управления фотагидам, интегрирования, сумматор †вычитате, цифра-аналоговый преобразователь и преобразователь угол-код, причем выход фотоэлектрического анализатора соединен с первыми входами блоков управления фотагидом, вторые входы которых соединены с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подсоединен к входам сумматоров-вычитателей, выходы которых подсоединены к входам цифра-аналоговых преобразователей, выходы которых механически связаны с телескопом и входами преобразователей уголкод, выходы которых, соединены са втарами входами сумматоров-вычитателей, первый, второй и третий выходы блоков управления фатагидам соединены соответственно с коррекционной пластиной и с первыми и вторыми входами блоков интегрирования, третьи входы которых соединены с первыми входами блока ввода данных, а выходы блоков коррекции положения телескопа соединены с третьими вхагами сумматараэ— ьычитателей.

Все известные системы гаэваляют управлять положением телескопа, на котором может быть устананпен .".BE. ò -. приемник (например спектрограф,фатов метр и т и ) к< тарый асна"" р -т .—

681418 гидом, автоматически управляющим положением коррекционной пластины, через которую проходит свет исследуе мого объекта.

Даже достаточно точные системы управления положением телескопа об- 5 падают погрешностями в наведении изображения исследуемого объекта на оптическую ось светоприемника, которые вызываются ошибками из-за рефракции, дифференциальными гнутиями IÎ между внешней выносной трубой гида, позволяющего автоматически гидировать всем телескопом, и трубой телескопа и т,д. В азимутальном телескопе возникают дополнительные сшиб- 5 ки из-за погрешностей отРаботки параллактического угла. Суммарная максимальная величина этих ошибок достигает 30-60 .

Рабочие углы отклонения коррекци- 2О онных пластин ограничены габаритами этих пластин и обычно лежат в пределах до 5-10 отклонения светового пучка в длиннофокусных системах. Фотогид светоприемника должен позволять отрабатывать возмущение воздей25 ствия высокой частоты, поэтому коррекционная пластина и элементы конструкции, связанные с ней, должны иметь минимальный момент инерции, это требование существенно ограничивает ra- ЗО бариты пластины.

В известных системах, где нет электрической связи между устройст- вом управления положением телескопа и автоматическим гидом светоприемника по достижении предельных углов поворота коррекционной пластины (наезда на концевики коррекционной пластины) автоматическое гидирование прекращается, оператор вынужден пре- 40 рывать экспозицию, осуществлять полуавтоматически корректирование положения телескопа и пластины, после чего возможно предложение прерванной экспозиции, Это существенно снижает 45 быстродействием системы управления.

Быстродействие известных систем уменьшается также вследствие того, что по окончании работы по одному объекту при перенаведении на другой объект коррекционная пластина автоматически не устанавливается в нулевое (среднее) положение, что увеличивает время поиска и отождествления исследуемого объекта.

В процессе автоматического гидирования возможно ложное срабатывание фотогида, например, от засветки луны, закрытия гидируемого объекта облачностью, при предельно слабых объектах . При этом происходит ложное 60 движение коррекционной пластины и потеря исследуемого объекта, которая вызывает значительные затраты времени на дальнейший поиск оператором исследуемого объекта. 65

Целью изобретения является повышение быстродействия системы управления, Это достигается тем, что в известную систему введены по числу координат управления телескопом блоки ограничения движения коррек- . ционной пластины, коммутации сигналов, контроля фотогида, управления окончанием гидирования и датчики крайних положений коррекционной пластины, выходы которых подключены к первым и вторым входам блока ограничения движения коррекционной пластины и к первым и вторым входам блоков коммутации сигналов, третьи входы которых подключены к первым выходам блоков интегрирования и входу блока контроля фотогида, к .первым входам блоков коррекции положения телескопа, вторые входы которых подключены к четвертым входам блоков коммутации сигналов, выходу блока контроля фотогида и четвертым входам блока управления фотогидом, третьи входы которых подсоединены к первым выходам блоков ограничения движения коррекционной пластины, второй выход . которого подключен к третьим входам блоков коррекции положения телескопа, первым входам блоков управления окончанием гидирования и седьмым входам блока коммутации сигналов, пятый и шестой входы которых подключены к второму и третьему выходам блоков интегрирования, третьи входы которых подключены к первому входу блока ввода данных и к первым входам блоков управления окончанием гидирования, второй вход которого подключен к третьему выходу блока ввода данных, второй выход которого подключен к восьмым входам блоков коммутации сигналов, четвертым входам блоков коррекции положения телескопа, пятые и шестые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока ввода данных и выходам блоков коммутации сигналов .

Кроме того, цель достигается также тем, что блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента

2И-2ИЛИ и входам блока, а выходы элемента 2И-2ИЛИ и генератора одиночных импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, а третий вход элемента 2И-2ИЛИ подключен к выходу таймера.

На чертеже представлена функциональная схема системы управления.

На телескопе 1 установлен снетоприемник 2, оснащенный коррекционной пластиной 3, фотоэлектрическим анализатором 4 и светочувствительным элементом 5 ° Телескоп кинемати,чески связан с устройствами задания положения 6. Блок ввода лаииых 7 связан с входами счетчика и триггера

50, 55 I выходы блока: первый — выход триггера 55, второй и третий выходы 54, 53 дешифратора 51 °

Блок 13 имеет входы, связанные с входами таймера 60, первый выход блока является выходом элемента 2И2ИЛИ 62, второй выхоц — выход генератора одиночных импульсов 61.

Блок 9 имеет входы: первый, второй, пятый, шестой — соответственно

38, 39, 37, 36, третий, четвертый, седьмой, восьмой — соответственно

30, 32, 31, 29, выход блока — выход узла 19.

Рассмотрим работу системы.

Пусть в исходном положении пластина 3 находится в среднем положении. Нажатием кнопки ввод блока коммутации 21 оператор дает команду телескопу осуществлять наведение на исследуемый объект, координаты которого набраны на клавиатуре ввода 24. При этом триггера 26 в обоих устройствах задания положения устанавливаются B положении 3, при котором срабатывает элемент И 22, генератор 23 одиночных импульсов формирует сигнал, обнуляющий регистр 19 и триггер 42, который устанавливается в состояние 0, тем самым переводя в состояние 0 триггер

55 и обнуляя счетчик 50. Сигнал генератора 23 одиночных импульсов также опрашивает клавиатуру ввода

24, при этом код, характеризующий координаты исследуемого объекта, записывается в узел 25,откуда текущее значение координат поступает в устройства задания положения 6.

Цифро-аналоговые преобразователи

14 осуществляют разворот телескопа по двум осям в соответствии с координатами исследуемого объекта. Управляются эти приводы по сигналам рассогласования на выходе сумматора-вычитателя 17 между текущим значением координаты, поступающим с выхода узла 25 и кодом, пропорциональньм фактическому положению телескопа по данной оси, формируемым преобразователем угол-код 15, Наведение телескопа заканчивается тем, что свет от исследуемого объекта, проходя через оптический тракт телескопа, будет попадать через коррекционную пластину 3 на центр светочувствительного элемента 5 и фотоэлектрического анализатора 4.

После этого на триггер 42 подается команда пуск, переводящая его в состояние 1, при котором работает фотогид светоприемника. В процессе слежения за исследуемым объектом в результате флюктуаций атмосферы, воздействующих на световой поток от исследуемого объекта, изменения инструментальных погрешностей телескопа, ошибок от рефракции и про5 6814) 8

:»»1 ктрилески снл ан с блоком 8 упран— ленин окончанием гилирояания, блоком

9 коррекции положения телескопа, блоком 10 управления фотогидом.

Блок интегрирования 11 соединен с блоком 12 контроля фотогида, Блок

13 о-.раничения движения коррекцион- 5 ной пластины подключен к входу блока

10 управления фотогидом. С телескопом кинематически связаны цифро-аналоговый преобразователь 14 и преобразователь у-.ол-код 15, подключен- )0 ный к входу вычитания 16 сумматоравычитателя 17. Вход 18 подключен к выходу блока ввода данных 7, к ре— гистру 19 подключен вход 20, соединенный с блоком 21 коммутации сигналов. Блок 7 содержит элемент И 22, связанный через генератор 23 одиночных импульсов и клавиатуру ввода 24 с узлом выработки текущих координат

25. Блок 8 содержит триггер 26, имеющий три устойчивых положения и линию задержки 27.

Блок 9 содержит элемент 2И-4ИЛИ

28, имеющий входы 29,30,31,32, узел формирования знака 33, имеющий входы

34, 35, 36, 37, 38, 39, сумматор 40, 25 элемент ИЛИ 41.

Блок 10 содержит триггер 42, имеющий об нул яющие входы 4 3, 4 4, 4 5, элемент И 46, соединенный с приводом 47. 30

Блок 11 содержит элемент H 48, подключенный к счетному входу 49 счетчика 50, связанному с дешифратором 51, выходы которого 52, 53 информируют о знаке содержимого счетчика 35

50, 54 — о нулевом положении счетчика.

Триггер 55 связан с входящими в блок 12 таймером 56 и элементом И

57. 40

Датчики крайнего положения коррекционной пластины 58, 59 соединены с таймером 60, генератором 61 оди- ночных импульсов и элементом 2И-2ИЛИ

62. 45

Блок 7 имеет вход, являющийся входом элемента И 22 и выходы: первый выход генератора 23, второй — выход узла 25, третий подключен к кнопке ввод.

Блок 8 имеет первый и второй входы, подключенные к входам триггера

26, и выходы, подключенные к выходам триггера 26.

Блок 9 имеет входы с первого по четвертый, являющиеся входами элемента 41, пятый вход — вход регистра

19, шестой вход — вход сумматора 40 °

Блок 10 имеет первый вход — вход элемента И 46, второй, третий, четвертый — входы триггера 42, выходы 60 блока: первый выход привода 47, второй — выход элемента И 46, третий— выход триггера 42.

Блок 11 имеет входы: первый и третий — входы элемента 48, второй

681418 чих погрешностей изображение исследуемого объекта смещается с центра фотоэлектрического анализ атора 4 на величину, пропорциональную этим возмущающим воздействием, что не позволяет обеспечить высокое качество работы светоприемника. Э

Фотоэлектрический анализатор 4 определяет величину отклонения от центра изображения исследуемого объекта по двум взаимно перпендикулярным осям, пс которым, далее прсизво- 10 дится компенсация их путем вращения коррекционной пластины соответственно приводом 47. Этот привод имеет релейную характеристику, обеспечивающую отработку рассогласования с одной фиксированной скоростью с учетом знака рассогласования .

Привод 47 разворачивает коррекционную пластину в такое положение, чтобы свет от исследуемого объекта преломленный коррекционной пластиной, попадал на центр фотоэлектрического анализ атора 4.

В течение времени работы привода

47 сигналы элемента И 46, управляющие им, разрешают прохождение импульсов с частотой f на входе элемента

И 48 на счетный вход счетчика 50, который осуществляет накопление со знаком, зависящим от знака рассогласования, а значит и от направления вращения двигателя.

Таким образом, показание счетчика 50 приблизительно пропорционально величине угла поворота коррекционной пластины, а знак — соответствует зна- 35 ку отклонения пластины от среднего положения, в котором она находится дс включения фотогида.

При показаниях счетчика 50, сост- 40 ветствующих углу поворота коррекционной пластины m=(-: ф)Е, где 6 — yrол .( максимальново поворота коррекционной пластины, отсчитанный от среднего ее положения и ограниченный датчиками конечного положения 58, 59, на выходе счетчика 50 формируется импульс, поступающий на S — вход триггера 55.

Этот сигнал переводит триггер в состояние 1, по которому начинает 50 работать блок 9 коррекции положения теле скопа.

Коррекция положения телескопа происходит следующим образом.

В результате наличия сигнала 1 55 на входе 30 элемента 2И-4ИЛИ 28 поступающие с заданной частотой импульсы, соответствующие единице младшего разряда преобразователя угол-код 15, проходят на вход узла формирования знака 33, коТорый присваивает им знак, соответствующий знаку на выходах 52, 53 дешифратора 51. Элемент

ИЛИ 41 разрешает суммирование кода регистра 19 с кодом узла 33 формирования знака. б5

Таким образом „происходит увеличение кода, хранимого в:.умматсре.

Этот код поступает на вход сумматора-вычитателя 17 „в результате телескоп осуществляет ксррекцисннсе движение, скорость которого равна скорости увеличения кода регистра

l9, в случае запуска коррекции по сигналу триггера 55 эта скорость, должна быть несколько меньше фиксированной скорости привода 47.

В результате такого коррекционно= го движения телескопа фотогид светоприемника начинает отрабатывать коррекционную плас — Híó в среднее положение, причем c«ríàëîì отработки в это положение является уменьшение до нуля показания счетчика, что выявляет дешифратор 51„ при этом сигнал на его выходе 54 устанавливает триггер 55 в состояние О и коррекция положения телескопа прекращается.

Далее система работает аналогично тому, как и до осуществления коррекции положения телеск= .. c.KHM образом, пс мере отклонения ксррек— ционнсй пластины На угол m будет происходить коррекция положения телескопа на эту величину, значение суммарной величины коррекции положения телескопа будет храниться в регистре 19.

По окончании экспснираваHHR первого исследуемого объекта, оператор набирает на клавиатуре ввода 24 координаты следующего объекта и нажимает кнопку ввод, после .чего система переходит в режим окончания гидирс вания, От нажатия кнопки 24 триггер 26 переходит из третьего в первое устойчивое состояние„ задающее коррекцию положения телескопа сигналом на входе 29 элемента 2И-4ИЛИ, коррекционное движение происходит в одном направлении. При этом на элементе И 48 не поступает разрешающий сигнал с триггера 26, таким образом блок интегрирования не реагирует на сигналы блока 10.

В процессе такого коррекционного движения телескопа, отрабатываемого коррекционной пластиной с обоих устройств 6, происходит движение в одном направлении коррекционной пластины, приводящее к достижению его предельного положения, при котором срабатывает один из датчиков 58, 59.

При этом генератор 61 одиночных импульсов формирует сигнал, переводящий триггер 26 во второе устойчивое положение и запускающий блок коррекции положения телескопа, поступает на вход 31 элемента 2И 4ИЛИ 28. Через элемент 2И-4ИЛИ проходит код, пропорциональный величине Р, ему присваивается знак в соответствии с запомненным в узле формирования знака сигналом сработавшего концеHr)T

681418

10 лизатор, или и следуемый объект по- терян и поэтому коррекционная пластинка не отрабатывает коррекционное движение телескопа. tlpv. этом срабатывает элемент К 57 (команда пуска на него подается по окончании наведении фотогида на исследуемый объект), формируя сигнал сбой фотогида . По этому сигналу триггер 42 переводится в состояние 0, прекращая работу фотогида, а блок 9 коррекции положения телескопа сигналом на входе 32 элемента 2И-4ИЛИ задает коррекционное движение телескопу на величину m a направлении, противоположном направлению предыдущего коррекционного движения телескопа, тем самым происходит обработка на 0 подвижки телескопа, произошедшей из-за лож ного срабатывания фотогида, что существенно облегчает и убыстряет последующую работу с системой.

Применение предлагаемой системы в комплексах управления крупными и средними телескопами, оснащенными светоприемной аппаратурой, имеющей фотогиды, позволит повысить быстродействие системы управления на

15-20Ъ.

Так, для системы управления БТА, большой звездный спектрограф, который имеет максимальный угол отклонения светового пучка коррекционными пластинами, равный 7, а максимальные ошибки, которые должен выбирать фатогид, лежат. в пределах 30-60 применение предлагаемой системы позволит повысить быстродействие системы ориентировочно на 151.

Формула изобретения

1. Система для управления положе— нием телескопа, содержащая оптически связанные с телескопом светочувстви— тельный элемент, фотоэиектрическнй анализатор и коррекционную пластину, блок ввода данных и по числу координат упоавления телескопом блоки коррекции положения телескопа, управления фотогидом, интегрирования, c> Mматор-вычитатель, цнфро-аналоговый преобразователь и преобразователь угол-код, причем выход фотоэлектрического анализатора соединен с первыми входами блоков управления фотогидом, вторые входы которых соединены с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подсоединен к входам суж аторов †вычитателей, выходы которьх подсоединены к входам цифро-аналоговых преобразователей, выходы который механически связаны с телескопом и входами преобразователей угол-код, выходы которых соединены со вторыми входами сумматоров-вычитятелей, п рвый

50 выключателя, этот код суммируется с содержимым регистра 19 и отрабатывается гриводом цифро-аналогового преобразователя 14 телескопа в направлении, обеспечивающим съезд привода 47 с концевого выключателя и последующую коррекцию на угол C по- 5 ложения телескопа.

Таким образом, коррекционная пластина оказывается установленной в среднее положение. Сигнал с выхода триггера 26, задержанный линией за- 1О держки 27 на время отработки системой коррекционной пласти. ы в среднее положение, поступает на третий вход этого триггера, переводя его в третье устойчивое положение.

Режим окончание гидирования заканчивается как только в обоих устройствах б этот процесс будет завершен при этом сработает элемент И 22 и система будет далее работать так,, как описано выше в начале работы системы.

При правильной работе системы по сигналу наезда на датчик крайне го положения система обеспечивает сразу же съезд с концевого выключателя за время, меньшее, чем интервал времени, отсчитываемый таймером 60, при этом элемент 2И-2ИЛИ 62 не срабатывает.

При неисправной системе съезд с концевого выключателя не происходит за этот интервал времени, поэтому при поступлении сигнала с выхода таймера 60 срабатывает элемент 2И2ИЛИ 62, формируя сигнал нерабочая З5 зона, по которому триггер 42 устанавливается в состояние 0, прекращая работу привода 47, Таким образом, датчики 58 59 используются как по своему прямому на- 40 значению, так и для установки коррекционной пластины в среднее положение, В процессе автоматического слежения фотогида светоприемника за исследуемым объектом возможно ложное 45 срабатывание фотоэлектрического анализатора, например, от засветки Луны, закрытия гидируемого объекта облачностью, при работе по предельно ".лабым объектам. При этом происходит ложное движение коррекционной пластины, которое вызывает далее соответствующую поправку в положении телескопа. каждый Р при sK mzeHHv коррек 55 ции положения телескопа по сигналу блока интегрирования 11 срабатывает таймер 56, контролирующий время отработки системой коррекционного движения на величину m, если это время больше, чем время срабатывания таймера 56, значит в процесcå коррекционного движения происходит или недопустимо быстрый уход изображения и-точника света, по которому работа т фотоэлек1 рический ана6В141В

ro второй и третий выходы блоков управления фотогидом соединены соответственно с коррекционной пластиной и с первыми и вторыми входами блоков интегрирования, третьи входы которых соединены с первыми входами блока ввода данных, а выходы блоков коррекции положения телескопа соединены с третьими входами сумматоров-вычитателей, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыаения быстродействия системы, в не -; 10 введены по числу координат управления телескопом блоки ограничения движения коррекционной пластины, коммутации сигналов, контроля фотогида, управления окончанием гидирования и датчики крайних положений коррекционной пластины, выходы которых подключены к первым и вторым входам блока ограничения движения коррекционной пластины и к первым и вторым входам блоков коммутации сигналов, третьи входы которых подключены к первым выходам блоков интегрирования и входу блока контроля фотогида, к пеРвым входам блоков коррекции положения телескопа, вторые входы которых подключены к четвертым входам блоков коммутации сигналов, выходу блока контроля фотогида и четвертым входам блока управления фотогидом, третьи входы которых подсоединены к первым выходам блоков ограничения движения коррекционной пластины, второй выход которого подключен к третьим входам блоков коррекции положения телескопа, первым вхо- 35 дам блоков управления окончанием гидирования и седьмым входам блока коммутации сигналов, пятый и шестой входы которых подключены к второму третьему выходам блоков интегрирования, третьи входы которых подключеНЫ к первоМу вхоДу блока ввода данных и к первым входам блоков управления окончанием гидирования, второй вход которого подключен к третьему выходу блока ввода данных, второй выход которого подключен к восьмым входам блоков коммутации сигналов, четвертым входам блоков коррекции положения телескопа, пятые и шестые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока ввода данных и выходам блоков коммутации сигналов.

2 ° Система по и I, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента 2И-2ИЛИ и входам блока ограничения движения коррекционной пластины, а выходы элемента

2И-2ИЛИ и генератора одиночных импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, а третий вход элемента 2И-2ИЛИ подключен к выходу таймера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

9 431498, кл. G 06 F 3/00, 21.1270.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 481022, кл. G 05 В 11/26, 150572.

3. Авторское свидетельство СССР

У 468232, кл. G 05 В 15/02, 2712.73.

681418! ! !

1 ! ! ! !

3ю.!. ! ! зг- ! ! !

1 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

L—

Составитель Г, Романченко

Редактор Н. хлудова Техред С.Мигай Корректор Е. Лука

Заказ 5085/44 Тираж 1015 Падпи< н >г

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фн iitci)i IIIIII Иа i " iiT, г. Ужгop»Q, +31. Ilpoc i н я, 4