Устройство для управления оптическим телескопом

Устройство для управления оптическим телескопом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сотоз Советекик . Сециапистичееиин

Республик

<ц>941942 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 250680 (2! ) 2978647/18-24 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликовано 07.07-82. Ьктллетень № 25

Дата опубликования описания 07.07.82 (5l jN. Кл.

6 05 0 1/0.0

ГаауааратмнныИ квинтет

СССР ао делам нзвбретеннй н открытий (53) УДК 62.50 (088.8) t

А.С. Найшуль, Е,И. Неплохов и Ю.Б. Щварцман

t (72) Авторы изобретения

i-. i

1 — 3 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМ

ТЕЛЕСКОПОИ

Изобретение относится к астроприбо.ростроению, в частности к системам управления телескопами.

Известны системы управления телескопами с использованием компенсирующей связи по производной от управляющего воздействия, содержащие замкнутый канал регулирования по положеwe из последовательно соединенных сумматора, цифроаналогового преобразователя, привода с нагрузкой и преобразователя вал-код и разомкнутый канал регулирования скорости, содержащий дифференциатор и второй цифроаналоговый преобразователь, подключенный к входу привода (11 и

Е2) .

:Наиболее близким к изобретению по технической сущности является система управлением азииутальным телескопом, имеющая канал управления по ошибке положения - канал программного управления по управляющему воздействию - либо канал фото2

:электрического гидирования (в зави симости от режима работы) и канал программного управления по скорости измерения вхрднога воздействия.

При работе на телескопе на азииутальной монтировке скорости телес" копа относительно осей A и 2 переменны и изменяются как по знаку, так и по .абсолютной величине теоретичес от 0 дооо .

При работе на телескопе на зкваториал ь ной монти ров ке, оборудованном такой же системой комбинированного управления, необходимость отработки скоростей в широком диапазоне вызвана большим диапазоном скоростей искусственных тел относительно осей t и о телескопа (3g.

Недостатком известных систем управления оптическими телескопами является относительно низкая практическая точност ь реализ ации програимного управления по скорости в широком диапазоне изменения скоростей тора.

3 9419 управляющего воздействия, что вызвано в основном как нелинейност ью и несимметрией скоростной характеристики тахогенератора обратной связи, так и нестабильностью ее во времени в зависимости от изменяющихся усло. вий эксплуатации (температуры, давления и др.). Следствием этого является увеличение ошибки слежения телескопа, а также и "размазывания" оптического изображения объектов наблюдения в фокальной ппоскости светоприемника, которое тем больше, чем в большем диапазоне изменяется скорость объектов эа время экспозиции.

Цель изобретения - повышение точности управления телескопом.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый элемент 2И-2ИЛИ, первый вход которо-. го подключен к первому входу устройства, первый сумматор, выход которого соединен с первым входом элемента

И, второй сумматор, второй вход которого соединен с вторым входом устройства, преобразователь код - напряжение, элемент сравнения, усилитель, двигатель, кинематически соединенный с тахогенератором, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, с преобразователем угол - код, выход которого соединен с вторым входом первого элемента

2И-2ИЛИ, с телескопом, на котором жестко закреплен фотоэлектрический анализатор, выход которого подключен к третьему входу первого элемента

2И-2ИЛИ, второй вход двигателя соединен с третьим входом устройства, введены интегратор и последовательно соединенные программный блок, второй элемент 2И -2ИЛИ, шифратор и блок памяти, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, причем третий вход устройства подключен к входу программного блока, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента 2И2ИЛИ, с первым входом интегратора, с втррым входом блока памяти и с выходом устройства, третий выход программного блока соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к второму входу интегратора, сое- диненного выходом с третьим входом блока памяти, четвертый выход программного блока соединен с вторым входом

42 4 первого сумматора, а четвертый вход устройства подключен к третьему входу второго элемента 2И-2ИЛИ, выход которого соединен с четвертым входом второго сумматора.

На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства; на фиг.2сигналы на выходе программного блока; на фиг,3 - график работы тахогенераУстройство содержит телескоп 1, на котором установлен фотоэлектричес- кий анализатор, кинематически связанные между собой двигатель 3, тахогенератор 4 и преобразователь 5 уголкод, усилитель 6, преобразователь

7 код - напряжение, элемент 8 сравнения, первый, второй сумматоры 9 и 10, блок И памяти, шифратор 12, программный блок 13, первый, второй элементы 2И-2ИЛИ 14 и 15, элемент

И 16, интегратор 17. Входы устройства: первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, выход устройства 22.

Входы второго сумматора 10 23-26, входы блока 11: 27-29, выходы программного блока 13: 30-33.

Устройство работает следующим образом. .За некоторое время до начала наблюдения на- телескопе устройство находится в исходном состоянии: телескоп установлен таким образом, что рассматриваемая ocb вращения телескопа (P находится в нулевом положении, а интегратор 17 обнулен.

Сигналом "Вкл." на входе 20 устройство переводится в режим "Измерение". Управление устройством с режиме "Измерение" осуществляется программным блоком 13, изменение во времени сигналов на выходе которого представлено на фиг.2, где Чэ (формируется на выходе 30 блока 13) код - траектория, у которой фз(формируется на выходе 31 блока 13) меняется в моменты .времени 1 - 9, на величину V+ 2 где V<=ggmox

n - количество разрядов двоичного кода, которым представляется величина, К - целое число, причем

К с и, (з д - максимальная величина.

Сигнал "Разрешение" на выходе 33, формируется а задержкой с по отношению к моментам изменения q .

На фиг.2 представлены сигналы на выходе блока 13, формируемые в на- . чальный период режима "Измерение".

5 9

Начинает работать блок 13 с момента времени 1. Лосле поступления сиг нала "Вкл." на вход 20, по которому подается также питание на двигатель

3, на входы 20 и 21 код не поступает, а на вход 18 поступает сигнал

"О", по которому первый элемент

2И-2ИЛИ 14 пропускает код преобразователя 5. На выходе сумматора 9 формируется код, пропорциональный Ч Рэ Чп

rye g< - код преобразователя

На вход 26 второго сумматора 10 поступает код ф через второй элемент 2И-2ИЛИ 1, открытый по сигналу "1", поступающему во время режима "Измерение" с выхода 32 программного блока 13. Таким образом, на выходе сумматора 10 формируется код з" э где (- код поправки, поступающий из блока памяти 11 на вход

25 второго сумматора 10. ф ц образуется на выходе интегратора

17 и запоминается в запоминающем устройстве по адресу, вырабатываемому шифратором 12 по коду g>,g=cpnStвремя интегрирования íà i-ом участке измерения.

Величина ац) на вход интегратора

1.7 поступает через элемент И 16 толь ко в промежутки времени, когда на выходе 33 программного блока 13 формируется сигнал "Разрешение" (в течение времени $ ). .В момент 1 (фиг.2) величины @3 и g3 Чи ЧЗ равны О, поэтому (тоже равно О, и на выходе преобразователя 7 коднапряжение выходное напряжение должно быть равно О, однако вследствие погрешностей преобразователя 7 фактическое- напряжение отлично от нулевого, так же как отлично от нулевого напряжения на выходе тахогенератора из-за его инструментальных погрешностей. Следествием является наличие напряжения на выходе элемента 8 сравнения. Однако это остаточное напряжение компенсируется регулировкой усилителя 6 таким образом, что в исходном положении при g> рав ном О, двигатель 3 стоит., Начиная с момента 2 устройство начинает от41942 6 рабатывать линейно возрастающий на участки сигнал g> и соответствующий ему постоянный на участках скорост ной сигнал фЭ (фиг.2).

Теоретически после окончания л переходного процесса через ь в системе должна установиться нулевая ошибка, однако практически устройство работает с установившейся скоростной ошибкой 5(p, вызванной в основном инструментальными погрешностями программного блока 13 (дифференциатора }, преобразователя 7 код-напряжение и тахогенератора 4 скоростной обратной связи ° Этот сигнал, соответствующий скоростной ошибке Ь Ц), с целью!

О

1э фильтрации случайных составляющих, вызванных как шумовыми флуктуациями скорости, так и дискретной природой сигналов программного блока, в течение времени 2I поступает на интегратор 17. Таким образом, к моменту времени 3 (фиг.2), в блоке 11 памяти по адресу, соответствующему скорости Я, на участке между моментами

2 и 3 записывается код поправки, соответствующий этой скорости.

Начиная с момента 3 устройство начинает отрабатывать скорость(=

К

=2 Чо. 2, при этом оно работает ана- логично описанному режиму работы на участке 2-3 и к моменту 4 в блоке памяти по адресу, соответствующему коду скорости 2 Vp 2, записывается

M код поправки для этой скорости. Таким образом, для всех скоростей, задаваемых программным блоком оп" ределяются и записываются в соответствующие ячейки блока 11 памяти поп40 равки.

Режим "Измерение" заканчивается после отработки максимальной ско- . рости, при этом на выходах 3g и 31 программного блока 13 формируется

4 код "О", а на выходе 32 сигнал "g" который поступает на выход 22 уст,ройства. По этому сигналу устройство переходит в режим наблюдения исследуемых объектов.

Рассмотрим функционирование устройства в этом режиме в случае, Ког", да слежение телескопа за объектом производится путем программного управления по положению и скорости.

На вход 18 устройства подается сигнал "О", на входы 19 и 21 устройства поступают расчетные значения угла поворота и скорости изменения

7 9419" его у, ф, которые должны отрабатываться приводом телескопа.

На выход первого сумматора 9 поступает код я,. прошедший через первый элемент 2И-2ИЛИ 14. Через вто- з рой элемент 2И-2ИЛИ 15 проходит код поступая на вход 26 второго сумматора 10 и шифратор 12, который вырабатывает сигнал опроса адреса блока 11 памяти, соответствующего

10 величинеф . По сигналу "0" на входе 29 блока 11 памяти считывает поправку, хранящуюся по этому адресу (cf ), которая поступает на вход 25 второго сумматора 10.

На выходе второго сумматора 10 формируется код

V)=9p Vn+9sg+Чр

Таким образом,- в этом режиме про- 20 исходит точное программное управление приводом по скорости, благодаря чему ошибка слежения

25 уменьшается за счет учета(р „ и мало зависит от скорости исследуемого объекта. "Размазывание" иэображения объекта, являющееся следствием изменения й(рв течение времени экспозиции, также минимально. Наблюдение исследуемых объектов путем автоматического фотоэлектрического гидирова ния телескопом по положению и прог.раммного управления по скорости задается при поступлении на вход 18 устройства сигнала "1", при этом на входе 19 Ц)р равно 0.

При слежении телескопа за иссле" дуемым объектом ошибка слежения пропорциональна смещению изображения гидируемой заезды 34 относительно центра фотоэлектрического анализатора 2, установленного на телескопе. Сигнал Ьф, пропорциональный этому смещению, поступает с выхода

Фотоэлектрического анализатора 2 через первый элемент 2И-2ИЛИ 14 и первый сумматор 9 на вход 24 второго ,сумматора 10, который формирует код, управляющий приводом: Ц)„ = фр Ф фф ц+щ . В этом случае ошибка слежения также уменьшена на счет учета азу.

Точность программного управления по скорости объекта,;наблюдения (производной от управляющего воздействия.) практически определяется nor2 8 решностью дифференциатора ЬЯ, погревностью цифро-аналогового преобразователя код-напряжение Ь П, погрешностью, вызванной изменениями момента на валу исполнительного двигйтеляЬ111, погрешностью тахометрической обратной связиЬ г° Относительная приведенная погрешность дифференциатора kg при программном управЛении определяется разрядной сеткой управляющей машины и может быть сведена до практически незначительных величин порядка

0,0001-0,0013 относительная приведенная погрешность выпускаемых промышленностью цифро-аналоговых 1О- 11 разрядных преобразователей Ь„определяется величиной порядка 0,20,33, относительная приведенная моментная ошибка при водов Ь м применяемых на телескопах, имеет величину (во всем температурном диапазоне эксплуатации) порядка

0,05-0,13, относительная погрешность тахометрической обратной связиЬ определяемая в основном нелинейностью и несимметрией характеристики тахогенератора и его температурной погрешностью, составляет величину порядка 1-53.

На фиг.3 показана характеристика Отг =Ь Г (и). Практически настройка производится в точке А пересечения реальной характеристики тахогенератора с аппроксимирующей прямой, проведенной так, что максимальное отклонение реальной характеристики от прямой слева и справа от точки пересечения (точки настройки) равны по абсолютной величине. Отклонение реальной характеристики от прямой есть некомпенсируемая дифференциатором скоростная погрешность тахогенератора.

Кроме того, настройка приводов

I системы осуществляется практически при определенной температуре, а оптические телескопы устанавливаются в самых различных районах страны на разных высотах {от равнинных высот до 4000"5000 м над уровнем мо» ря), где сезонные и месячные колебания температуры могут достигать существенных величин, что требует регулярной перенастройки компенсирующего температурные погрешности тахометрической обратной связи канала. Таким образом, в худшем слу9419 чае максимальная погрешность компенсации скорости при программном управ. лении буде определяться суммой сос .тавляющих

"ск = g > 11 <м+ тг тгу и предыдущий анализ показывает, что основную составляющую погрешности определяет Ьтг, Ошибка по положению 8 комбиниро- 1О ванной системы при относительно малых ускорениях (что имеет место в астрономических системах) йрактически определяется выражением

8 к "g

2 сК> т.е. определяется добротностью по скорости позиционного контура и ре" зультирующей погрешностью компенсации скорости.

При использовании предлагаемого устройства погрешность компенсации скорости практически может быть:

/ 1 сведена до д к bg+4q д, т.е. практически до погрешности цифро- zs аналогового преобразователя. Это зна1 (1 чит, что ошибка по положению 8 =Кр > при этом уменьшается соответственно вв/9 ск/ ск 6 18 раз.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными является уменьшение ошибки слежения телескопа за объектом и "Размазывания" изображения в фокальной плоскости светоприемника за счет умень3S шения до минимальной величины ошибок, программного управления телескопа по скорости в широком диапазоне изменения управляющего воздействия.

Формула изобретения

Устройство для управления оптическим телескопом, содержащее последовательно .соединенные первый элемент 2И-2ИЛИ, первый вход которого подключен к первому входу устройства; первый сумматор, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй сумматор, второй вход которого соединен с вторым вхо- в дом устройства, преобразователь код42 10 напряжение, элемент сравнения, усилитель, двигатель, кинематичесю1 соединенный с тахогенератором, выход которого подключен к.второму входу элемента сравнения, с:;преобразователем угол - код, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2И-2ИЛИ, с телескопом, на котором жестко закреплен фотоэлектрический анализатор, выход которого подключен к третьему входу первого элемента 2И-2ИЛИ, второй вход двигателя соединен с третьим вхбдом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления телескопом, устройство содержит интегратор и последовательно соединенные программный блок, второй элемент 2И-2ИЛИ, шифратор и блок памяти, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, причем третий вход устройства подключен к входу программного блока, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента 2И2ИЛИ, с первым входом интегратора, с вторым входом блока памяти и с вы,ходом устройства, третий выход программного блока соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к второму входу интегратора, соединенного выходсм с третьим входом блока памяти, четвертый выход программного блока соединен с вторым входом первого сумматора, а четвертый вход устройства подключен к третьему входу второго элемента 2И-2ИЛИ, выход которого соединен с четвертым входом второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 174689, кл. G 21 С 46/50, 1964.

2; Авторское свидетельство СССР

И 489074, кл. G 05 8 5/01, 1973.

3. Найшуль А.С., Неплохов Е..М.

Система программного управления оптическим телескопом.-"Опти комеханическая промышленность! 1- 1966, Н 9 (прототип).

94i94Z

O aag ЮаЧвмн Я) б нака) Фиг. J

Заказ 4836/35 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4/5

t в, э у"1 э д е е а е е аваев аеа аа е

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Ермилов

Редактор P.Цицика Техред K. Иыцьо Корректор|Е.Рощко