【摘要】：針對2米環(huán)形太陽望遠鏡主鏡支撐系統(tǒng),提出了一種半主動氣動式主鏡支撐方案,在確保觀測中主鏡面形質量的同時實現(xiàn)主鏡面位姿的定位與調整,并根據(jù)主鏡設計指標,對主鏡軸向支撐樣機系統(tǒng)開展了全面的實驗測試和研究,包括單元氣壓式力促動器測試、單元位移促動器測試及樣機系統(tǒng)集成測試。主要研究內容有:(1)介紹了采用可伸縮高強度高彈性金屬波紋管作為核心氣動元件的氣壓式力促動器的工作原理和總體方案設計,并通過壓力傳感器動態(tài)反饋實現(xiàn)控制系統(tǒng)對輸出力的閉環(huán)控制,開展了測試平臺搭建及測試方案設計,對力促動器輸出力的范圍、全量程線性度與分辨率展開測試并評估了系統(tǒng)的靜剛度特性,實驗結果表明促動器在閉環(huán)控制模式下可實現(xiàn)輸出力高精確控制,閉環(huán)輸出力的精度符合設計指標。(2)介紹了采用行星減速步進電機作為核心驅動元件的高精度位移促動器的工作原理和總體方案設計,通過位移狀態(tài)感知驅動的實時反饋與偏差自適應控制策略,并集成拉壓力傳感器對輸出端承受力情況實時監(jiān)測。設計試驗平臺并測試位移促動器系統(tǒng)本體的性能設計指標與閉環(huán)控制回路的精度實現(xiàn),實驗結果顯示位移閉環(huán)精度可以達到1μm,滿足高精度位移調整與定位的技術需求。(3)介紹了應用氣壓式力促動器及位移促動器的主鏡軸向支撐樣機系統(tǒng)的總體結構設計方案,在此基礎上設計了軸向支撐閉環(huán)控制方案并開發(fā)了系統(tǒng)集成控制軟件,根據(jù)2米環(huán)形太陽望遠鏡主鏡支撐系統(tǒng)實際工程需求施加負載開展了實驗系統(tǒng)閉環(huán)控制測試。結果顯示,控制閉環(huán)精度良好,但還不能完全匹配實際工程設計指標的控制精度要求,下一步將優(yōu)化閉環(huán)控制方案,對主鏡姿態(tài)控制中的各分區(qū)氣壓式力促動器進行解耦控制。測試結果表明,本文中應用的氣壓式力促動器及位移促動器性能良好,原理與結構簡單,工作穩(wěn)定可靠,控制閉環(huán)精度良好,可以滿足2米環(huán)形太陽望遠鏡主鏡支撐系統(tǒng)的工程應用需求。
【圖文】：

南京航空航天大學碩士學位論文題來源文課題來源于中國科學院云南天文臺技術協(xié)作項目“2 米太陽望遠鏡結構及統(tǒng)方案設計”和“2 米太陽望遠鏡光機系統(tǒng)設計”。本項目將研制一臺兩米口鏡，設計如圖 1. 1 所示，該望遠鏡主要用在紅外（1～15 微米）波段測量太場有關的太陽精細結構。特別關注寧靜太陽的磁場，，希望通過對磁場及其相觀測，推動對“日冕加熱”“太陽發(fā)電機”等太陽物理基本問題的研究，提高確性。

（c）我國 1 米 NVST （d）瑞典 1 米 SST圖 1. 2 現(xiàn)代地面大型太陽望遠鏡模擬和 1 米級太陽望遠鏡的觀測結果均表明，有必要在紅外波段細磁場和流場觀測。地面大型太陽望遠鏡將越來越重視高分辨率度測量無疑是未來大太陽望遠鏡的主要科學目標，而向紅外波段的有效手段。目前，美國、歐洲和我國均在設計和策劃空間分辨面 20km 細節(jié)），偏振測量精度好于 10-4的地面大型太陽望遠鏡遠鏡（ATST）[15-16]有效口徑為 4 米，仍將采用偏軸系統(tǒng)，觀測波，預計 2018 年建成。歐洲國家將以 GREGOR 為藍本研制 4 米的歐我國除了要發(fā)射 1 米口徑的空間太陽望遠鏡[17]外，還將在未來擇機障空間安全的戰(zhàn)略目的，日本印度等國家也不甘落后，日本將與望遠鏡，而印度正在設計自己的 2 米太陽望遠鏡。動支撐國內外研究現(xiàn)狀形式主要包括傳統(tǒng)的被動支撐機構，除此之外，現(xiàn)代大型地基望
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH751

【參考文獻】

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本文編號：2702530