本文關(guān)鍵詞：風(fēng)載對4m地基望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量的影響及其校正　出處：《中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 4m地基望遠(yuǎn)鏡 集成建模技術(shù) 光機(jī)系統(tǒng)線性化 光學(xué)敏感矩陣 光機(jī)接口前處理 內(nèi)平衡模型縮減 液壓whiffletree支撐 主動光學(xué) 彎曲模式

【摘要】：隨著地基光電望遠(yuǎn)鏡口徑的不斷增大,以及開放式圓頂?shù)膹V泛應(yīng)用,風(fēng)載作為外力擾動引起的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)成像質(zhì)量下降的問題越來越嚴(yán)重。為了滿足地基光電望遠(yuǎn)鏡對空間目標(biāo)的探測能力,保證光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量,在設(shè)計階段定量地分析風(fēng)載對成像質(zhì)量的影響并對其進(jìn)行有效地校正至關(guān)重要。4m地基望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)涉及機(jī)械,液壓,控制和光學(xué)等領(lǐng)域,本文采用集成建模的方法分析了風(fēng)載對4m地基望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量的影響,并提出了相應(yīng)的校正措施。本文首先對4m地基望遠(yuǎn)鏡外流場的計算流體力學(xué)模型進(jìn)行了瞬態(tài)分析,采用Zernike多項(xiàng)式擬合主鏡鏡面的風(fēng)壓值,對擬合系數(shù)進(jìn)行主成分分析和諧波疊加模擬,生成了主鏡鏡面的時序風(fēng)壓值。其次,基于失調(diào)光學(xué)系統(tǒng)線性化理論,推導(dǎo)出了光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度矩陣。通過光機(jī)接口前處理,建立了4m地基望遠(yuǎn)鏡的光機(jī)系統(tǒng)模型,并對其進(jìn)行內(nèi)平衡模型縮減。然后,采用鍵合圖方法建立了4m主鏡液壓whiffletree支撐系統(tǒng)的動力學(xué)模型,對主鏡的位置進(jìn)行了解算,并建立了主鏡液壓伺服系統(tǒng)的控制模型。接著,采用Guyan縮減技術(shù)求出4m望遠(yuǎn)鏡主鏡的響應(yīng)矩陣,通過奇異值分解得到主動光學(xué)系統(tǒng)主鏡鏡面變形的彎曲模式,以液壓支反力作為反饋信號對風(fēng)載引起的主鏡鏡面變形進(jìn)行主動光學(xué)校正,校正效率達(dá)到了70%以上。最后,在Simulink中分別建立4m地基望遠(yuǎn)鏡的集成模型,然后分析不同風(fēng)速不同俯仰角下系統(tǒng)的斯特列爾比。分析結(jié)果表明80%v風(fēng)速任意俯仰角的情況下,光學(xué)系統(tǒng)的斯特列爾比大于0.8,望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)可以正常工作;95%v風(fēng)速任意俯仰角情況下系統(tǒng)的斯特列爾比小于0.8,望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響,系統(tǒng)無法正常工作。最后搭建1.2m反射鏡液壓Whiffletree支撐系統(tǒng)動力學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)測得的系統(tǒng)動力學(xué)性能指標(biāo)與集成模型仿真分析得到的性能指標(biāo)對比,誤差在15%以內(nèi),驗(yàn)證了主鏡液壓支撐系統(tǒng)集成模型的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:With the ever increasing caliber of ground-based electro-optical telescope and the wide application of open dome, the problem of the imaging quality degradation of the telescope system caused by wind load is becoming more and more serious. In order to satisfy the ground-based photoelectric telescope's ability to detect space targets and ensure the imaging quality of optical system, it is very important to quantitatively analyze the influence of wind load on imaging quality and correct it effectively in the design stage. The 4m ground-based telescope system involves mechanical, hydraulic, control and optical fields. In this paper, the influence of wind load on the imaging quality of 4m ground-based telescope is analyzed by using the integrated modeling method, and corresponding correction measures are put forward. In this paper, we first analyzed the computational fluid dynamics model of the external flow field of the 4m foundation telescope. The Zernike polynomial was used to fit the wind pressure value of the main mirror surface. Principal component analysis and harmonic superposition simulation were applied to the fitting coefficient, and the time series wind pressure value of the primary mirror surface was generated. Secondly, based on the linearization theory of the misaligned optical system, the sensitivity matrix of the optical system is derived. The optical machine system model of the 4m foundation telescope is established by the optical machine interface pretreatment, and the internal balance model is reduced. Then, we use bond graph method to establish the dynamic model of the 4m main mirror hydraulic whiffletree supporting system. We calculate the location of the primary mirror and establish the control model of the main mirror hydraulic servo system. Then, using the Guyan reduction technology response matrix 4m telescope primary mirror is calculated, the decomposed bending mode active optical system of primary mirror deformation by singular value, with hydraulic force as the feedback mirror signal of wind load caused by the active optical distortion correction, the correction efficiency reached more than 70%. Finally, the integrated model was established by 4m foundation telescope in Simulink, and then analyzes the different wind speed different pitching angle of system under the Strehl ratio. The results show that the 80%v velocity of arbitrary pitching angle under the condition that the optical system of the Strehl ratio is greater than 0.8, the telescope system can work normally; the wind speed 95%v arbitrary pitching angle system under the conditions of the Strehl ratio is less than 0.8, telescope imaging quality was seriously affected, the system does not work properly. Finally, the 1.2m mirror Whiffletree support hydraulic experimental system dynamic performance test, the index system of dynamic performance testing and integration model simulation comparative analysis of performance indicators, the error is less than 15%, to verify the accuracy of the primary mirror support hydraulic system integration model.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH751

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周超;楊洪波;吳小霞;張景旭;;地基大口徑望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的性能分析[J];光學(xué)精密工程;2011年01期

2 張景旭;;地基望遠(yuǎn)鏡塔臺圓頂結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計原則[J];中國光學(xué);2012年02期

3 朱國良;王秀美;;照相天體測量望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)變化的統(tǒng)計檢驗(yàn)方法[J];中國科學(xué)院上海天文臺年刊;1982年00期

4 呂百達(dá),李大義;高斯光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的變換和準(zhǔn)直[J];激光雜志;1984年02期

5 楊坤濤,何云貴;望遠(yuǎn)鏡型熱穩(wěn)腔設(shè)計方法的研究[J];激光雜志;1987年04期

6 呂百達(dá),廖嚴(yán),陳文娛,蔡邦維,羅名蓉;深度熱穩(wěn)定望遠(yuǎn)鏡腔[J];光學(xué)學(xué)報;1988年11期

7 金文馳;陳硯;;喀斯特里有天眼——阿雷西波望遠(yuǎn)鏡[J];大自然;2011年02期

8 陳波,尼啟良,曹繼紅,鞏巖,曹健林;空間軟X射線/極紫外波段正入射望遠(yuǎn)鏡研究[J];光學(xué)精密工程;2003年04期

9 張林波,任戈,陳洪斌;大口徑望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的有限元分析[J];光學(xué)技術(shù);2003年05期

10 陳欣揚(yáng);機(jī)場遠(yuǎn)距離目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計[J];中國科學(xué)院上海天文臺年刊;2004年00期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙紅娥;胡易;成正維;劉思敏;;體全息望遠(yuǎn)鏡的研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

2 楊飛;;溫度變化對1.23m望遠(yuǎn)鏡光機(jī)系統(tǒng)的影響[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

3 陳淵;;質(zhì)子反沖閃爍望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的研制[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

4 楊飛;;仰角變化對1.23m望遠(yuǎn)鏡光機(jī)系統(tǒng)的影響[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

5 王柱生;譚繼廉;肖國青;李占奎;高萍;張宏斌;鮑志勤;盧子偉;李龍才;張玲;徐樹威;郭應(yīng)祥;謝元祥;;全耗盡Au-Si面壘型帶電粒子望遠(yuǎn)鏡的研制[A];第十三屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2006年

6 王金川;詹文龍;郭忠言;郗鴻飛;周建群;趙有雄;羅永鋒;雷懷宏;;寬量程重離子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)[A];第7屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（二）[C];1994年

7 吳小霞;;600mm薄鏡主動光學(xué)成像望遠(yuǎn)鏡[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

8 張永明;袁波;;RPC μ子望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計[A];第8屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（一）[C];1996年

9 李松林;盧俊;徐瑚珊;諸永泰;;一個氣體電離室IC+PSSD望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)[A];第8屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（一）[C];1996年

10 盧俊;李松林;徐瑚珊;諸永泰;范恩杰;柳衛(wèi)平;白希祥;;一臺高分辨的ΔE—E望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)[A];第九屆全國核物理大會論文摘要匯編[C];1994年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 彼工;美國采用碳纖維復(fù)合材料盤支撐南極天體望遠(yuǎn)鏡[N];中國建材報;2007年

2 記者 鄭楊;南極望遠(yuǎn)鏡CSTAR成功觀測南極星空[N];經(jīng)濟(jì)日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 鄧永停;4m級望遠(yuǎn)鏡主軸交流伺服控制系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

2 廖周;大口徑分塊望遠(yuǎn)鏡主鏡的誤差分析與共相探測方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 張羽;傅里葉望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)成像質(zhì)量影響因素研究[D];中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2015年

4 黃龍;大型望遠(yuǎn)鏡指向精度及軸系技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

5 蘇艷蕊;量子光通信望遠(yuǎn)鏡跟蹤控制技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

6 蔡華祥;望遠(yuǎn)鏡中跟蹤架的擾動補(bǔ)償及精密控制技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

7 周龍峰;大口徑反射式望遠(yuǎn)鏡在線調(diào)整技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

8 雷存棟;大口徑合成孔徑望遠(yuǎn)鏡拼接誤差分析與控制技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2016年

9 錢俊璋;大口徑望遠(yuǎn)鏡伺服控制系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所;2017年

10 蘭斌;風(fēng)載對4m地基望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量的影響及其校正[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李明璇;4m望遠(yuǎn)鏡三鏡系統(tǒng)研究設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

2 伊永;契倫科夫望遠(yuǎn)鏡主鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];長春理工大學(xué);2016年

3 曲云昭;望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2016年

4 梁韜;硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（HXMT）熱變形研究[D];北京工商大學(xué);2016年

5 厲建峰;大型光電陣望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)傳熱分析與設(shè)計[D];南京理工大學(xué);2007年

6 朱巧根;望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)程控制和管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

7 李祝蓮;1.2m地平式望遠(yuǎn)鏡跟蹤性能研究[D];中國科學(xué)院研究生院（云南天文臺）;2005年

8 范玉峰;地平式自動望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)及光子計數(shù)型光度計研制[D];中國科學(xué)院研究生院（云南天文臺）;2005年

9 楊秀榮;卡塞格林激光發(fā)射望遠(yuǎn)鏡支架的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化[D];蘇州大學(xué);2011年

10 王心怡;望遠(yuǎn)鏡影像穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：1340450