專(zhuān)利名稱(chēng)：大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天文望遠(yuǎn)鏡的控制機(jī)構(gòu)，特別是一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
主動(dòng)光學(xué)是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。主動(dòng)光學(xué)是克服望遠(yuǎn)鏡誤差(主要是重力變形和熱變形誤差)，使望遠(yuǎn)鏡的像質(zhì)提高，造價(jià)降低，使特大望遠(yuǎn)鏡的建造成為可能。主動(dòng)光學(xué)技術(shù)又可分為兩大類(lèi)薄鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)和拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)。大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(以下簡(jiǎn)稱(chēng)LAMOST)中的MA鏡既使用了薄鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)又使用了拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)。
LAMOST中的主動(dòng)光學(xué)的電控系統(tǒng)部分分別由施密特改正板MA和球面主鏡MB組成。MA由若干塊六角形薄鏡面的“子鏡”拼接成完整的拼接鏡面。為了滿足天文觀測(cè)的需要，在實(shí)時(shí)觀測(cè)中，整個(gè)鏡面需要隨時(shí)變形，其具體方法是每一塊子鏡有三個(gè)支撐點(diǎn)；每塊子鏡的背面設(shè)置有力促動(dòng)器，通過(guò)對(duì)薄鏡面施加壓力，促使鏡面由平面鏡變?yōu)榉乔蛎骁R，使整個(gè)拼接鏡面的形狀符合天文觀測(cè)要求。所有的力促動(dòng)器由控制系統(tǒng)操縱通過(guò)光學(xué)檢測(cè)為計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制提供反饋信號(hào)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)解算求出每個(gè)力促動(dòng)器作用力的大小，分別發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)拼接鏡面形變的控制，實(shí)現(xiàn)共焦或共面。MB是37塊子鏡拼接組成，每塊子鏡由三個(gè)位移促動(dòng)器控制鏡面位移。這種方案構(gòu)成的大型天文望遠(yuǎn)鏡，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)技術(shù)所說(shuō)的“大型望遠(yuǎn)鏡”的概念，其子鏡可以擴(kuò)展到成千上萬(wàn)，并同時(shí)把位移控制和子鏡變形控制集中在同一個(gè)控制系統(tǒng)里完成。由此帶來(lái)控制對(duì)象的數(shù)量達(dá)到了空前龐大的程度，再與“幾個(gè)納米的分辨率、50納米的控制精度”的技術(shù)要求結(jié)合，給控制系統(tǒng)提出了傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法完成的任務(wù)。
CN01113669.3號(hào)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的鏡面由若干塊六角形薄鏡面的子鏡拼接而成，每一塊子鏡的背面設(shè)置力促動(dòng)器，并設(shè)置力傳感器，傳感器連接計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)力促動(dòng)器發(fā)出實(shí)時(shí)指令，控制系統(tǒng)的組成是，由主動(dòng)光學(xué)控制器分別連接若干通用數(shù)字接口，數(shù)字接口接用戶接口控制器，控制器再接力促動(dòng)器控制器，力促動(dòng)器控制器接力促動(dòng)器，子鏡上的力傳感器接用戶接口控制器。
這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與相應(yīng)的軟件結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)所有的促動(dòng)器同時(shí)發(fā)出指令，所有的促動(dòng)器同時(shí)實(shí)時(shí)工作，并實(shí)現(xiàn)力促動(dòng)器對(duì)薄鏡面雙向施加壓力或拉力，加大鏡面形變的能力的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在CN01113669.3號(hào)專(zhuān)利技術(shù)方案的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，提供一種包括控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在內(nèi)的大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的控制系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)所有的力促動(dòng)器同時(shí)實(shí)時(shí)工作，力促動(dòng)器對(duì)薄鏡面雙向施加壓力或拉力的智能化控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)，由施密特改正板MA、力傳感器、智能系統(tǒng)組成，其特征是，智能系統(tǒng)包括主動(dòng)光學(xué)的主控制模塊、MA控制模塊、力促動(dòng)器控制模塊和力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊；主控制模塊接MA控制模塊，MA控制模塊接若干組力促動(dòng)器控制模塊，每組力促動(dòng)器控制模塊接若干個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊接一個(gè)力促動(dòng)器；智能系統(tǒng)包括以下步驟1、主控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)接受上位機(jī)發(fā)送的多組力促動(dòng)器的加力值和望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)的θ值；2、主控制模塊進(jìn)行解算，將多組加力值轉(zhuǎn)換成每套力促動(dòng)器中的實(shí)際要走的步數(shù)和加力的方向并發(fā)送至MA控制模塊；3、MA控制模塊根據(jù)指令同時(shí)向多個(gè)力促動(dòng)器控制模塊發(fā)送動(dòng)作指令；4、力促動(dòng)器控制模塊控制N個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)N套力促動(dòng)器中的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行；5、力促動(dòng)器控制模塊采集各力促動(dòng)器當(dāng)前的加力值發(fā)送至MA控制模塊，MA控制模塊把各力促動(dòng)器當(dāng)前的加力值按組別發(fā)送至主控模塊；6、主控模塊判斷力促動(dòng)器是否走到指定的值，如果第K套力促動(dòng)器到了指定的值了，就發(fā)出指令使力促動(dòng)器控制模塊相應(yīng)地停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行；7、在停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行后，主控制模塊立即發(fā)出低壓維持控制命令，從而使得第K套力促動(dòng)器處于維持狀態(tài)，或者主控制模塊立即命令第K套力促動(dòng)器自動(dòng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)。
本發(fā)明通過(guò)局域網(wǎng)得到控制參數(shù)，通過(guò)智能系統(tǒng)主控制模塊控制MA控制模塊，MA控制模塊控制若干個(gè)智能控制器控制，每個(gè)力促動(dòng)器控制模塊一組N套力促動(dòng)器同步工作，實(shí)時(shí)改變MA子鏡的非球面面形。
在控制力促動(dòng)器每個(gè)的動(dòng)作時(shí)，智能系統(tǒng)執(zhí)行下列步驟1、力促動(dòng)器控制模塊從MA控制模塊得到控制力促動(dòng)器當(dāng)前加力的目標(biāo)值FD；2、力促動(dòng)器控制模塊從力傳感器獲得力促動(dòng)器的當(dāng)前加力值FC0，并發(fā)送給MA控制模塊，MA控制模塊把FC0再發(fā)送至主控制模塊；3、主控制模塊把當(dāng)前值FC0與給定的當(dāng)前目標(biāo)值FD比較，得出力促動(dòng)器受力差值矢量ΔF；4、主控制模塊根據(jù)S→0=ΔF→K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0；設(shè)置矢量S1的值為矢量S0；5、主控制模塊根據(jù)電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0值，判斷力促動(dòng)器運(yùn)行精度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；如果精度到達(dá)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令，MA控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果運(yùn)行精度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的要求，主控制模塊判斷力促動(dòng)器的加力方向；如果ΔF＞0，控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器正向加力子程序，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；如果ΔF＜0，主控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器反向加力子程序，使力促動(dòng)器加拉力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；
6、力促動(dòng)器控制模塊采集當(dāng)前值FC1，發(fā)送給主控制模塊；7、主控制模塊將當(dāng)前值FC1與給定的目標(biāo)值FD比較，得出矢量ΔF1，并根據(jù)S→2=ΔF→1K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S2；8、根據(jù)S2的值判斷精度RMS是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)如果精度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果精度沒(méi)有達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊根據(jù)ΔF1的值判斷力促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向；9、主控制模塊根據(jù)K=K0+ΔF→1S→1+S→2]]>重新設(shè)定力促動(dòng)器的力的轉(zhuǎn)換常數(shù)K的值；根據(jù)S→=ΔF→1|K|]]>求出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S的矢量值；10、力促動(dòng)器控制模塊根據(jù)指令，控制促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊使電機(jī)正向或反向運(yùn)行S步，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；
11、重新執(zhí)行步驟6。
在本發(fā)明中1、單元力促動(dòng)器K值的確定F→=KS→+F→C···(1)]]>把單元促動(dòng)器的加力公式定義為方程(1)其中矢量F為力促動(dòng)器的加(拉)力目標(biāo)值；矢量S為電機(jī)的步數(shù)；矢量FC為力促動(dòng)器的當(dāng)前值；K為力促動(dòng)器的力的轉(zhuǎn)換常數(shù)。
要解決力促動(dòng)器的非線性問(wèn)題，首先要解決方程(1)中的K值的精確性。首先采用實(shí)測(cè)法確定K，記為K0，K0測(cè)試方法定義為方程(2)K0=F→D-F→0S→···(2)]]>其中矢量FD為控制力促動(dòng)器加力當(dāng)前的目標(biāo)值；矢量F0為力促動(dòng)器的當(dāng)前初始值；矢量S為電機(jī)的當(dāng)前步數(shù)；K0為力促動(dòng)器的力的轉(zhuǎn)換常數(shù)。
ΔF→=F→D-F→C1···(3)]]>2、單元力促動(dòng)器變K值的方法計(jì)算機(jī)把當(dāng)前值與給定的當(dāng)前目標(biāo)值比較，得出矢量ΔFS→0=ΔF→K0···(4)]]>
矢量ΔF與實(shí)測(cè)常數(shù)K0的比為當(dāng)前電機(jī)的步數(shù)，記為矢量S0。計(jì)算機(jī)使用矢量S0值控制力促動(dòng)器加(拉)力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD。同時(shí)把矢量S0的值送給矢量S1，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷精度RMS≤0.5‰，如果未到指定精度，則ΔF→1=F→D-F→C1···(5)]]>計(jì)算機(jī)再采集當(dāng)前值與給定的目標(biāo)值比較，得出矢量ΔF1。
S→2=ΔF→1K0···(6)]]>矢量ΔF1與實(shí)測(cè)常數(shù)K0的比為電機(jī)的步數(shù)，記為矢量S2。
K=K0+ΔF→1S→1+S→2···(7)]]>由公式(7)得出變量K，該K值是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)求出。然后計(jì)算機(jī)根據(jù)變量K求出矢量SS→=ΔF→1|K|···(8)]]>本發(fā)明通過(guò)主控模塊對(duì)力促動(dòng)器加力方向的判斷和控制，實(shí)現(xiàn)了力促動(dòng)器對(duì)薄鏡面雙向施加壓力或拉力的智能化控制。主控模塊通過(guò)對(duì)電機(jī)運(yùn)行精度的判斷，控制單元力促動(dòng)器，縮短了促動(dòng)器的運(yùn)行時(shí)間，并可以保證了加力了精度RMS≤50mN，為0.5‰，解決了因彈簧和機(jī)械加工達(dá)不到的精度要求而產(chǎn)生的非線性問(wèn)題。
在本發(fā)明中，用上述變K值的方法實(shí)現(xiàn)了單元促動(dòng)器的控制；N套力促動(dòng)器同樣適用，在主控制模塊中對(duì)促動(dòng)器進(jìn)行編組即可實(shí)現(xiàn)，即數(shù)組變量為N。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1上位機(jī)和智能系統(tǒng)的連接圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的程序框圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖1所示，一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的控制系統(tǒng)，由施密特改正板MA、力傳感器、上位機(jī)和智能系統(tǒng)組成，MA又是由24塊25mm厚的薄鏡面六角形子鏡。該系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)得到控制參數(shù)實(shí)時(shí)改變MA子鏡的非球面面形。在望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)，使得MA在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制改變非球面的面形。子鏡背面放置力促動(dòng)器和位移促動(dòng)器，其中力促動(dòng)器使用的控制電機(jī)是瑞士的步進(jìn)電機(jī)。它的主要技術(shù)指標(biāo)為相數(shù)4，分配方式2-2，步矩角15°，每相繞組電阻120Ω，激勵(lì)方式為自激，直流激勵(lì)電壓12V，每相靜態(tài)電流0.15A，減速比為1∶150。其加力范圍為±100N，精度達(dá)到了萬(wàn)分之五，均方根值≤50mN。力促動(dòng)器的閉環(huán)控制反饋信號(hào)采用美國(guó)INTERFACE公司的SN100型的力傳感器。
假設(shè)n為MA中的一塊子鏡上的力促動(dòng)器的個(gè)數(shù)，52≥n≥30；本實(shí)施例取34個(gè)例，則本實(shí)施例中的力促動(dòng)器的數(shù)量N＝24×n＝816個(gè)，并配置816個(gè)力傳感器。
智能系統(tǒng)包括主動(dòng)光學(xué)的主控制模塊、MA控制模塊、力促動(dòng)器控制模塊和力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊；主控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)接MA控制模塊，MA控制模塊接24組力促動(dòng)器控制模塊，每組力促動(dòng)器控制模塊控制一塊子鏡，即每組力促動(dòng)器控制模塊接34個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊接1個(gè)力促動(dòng)器。
主控制模塊負(fù)責(zé)接收控制總站通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)出的命令、數(shù)據(jù)等；負(fù)責(zé)接收MA和MB模塊的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等；對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行分析和解算；對(duì)MA和MB發(fā)布控制命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。
智能控制模塊負(fù)責(zé)接收MA、MB模塊發(fā)出的命令、數(shù)據(jù)等；接受MA的n＝816加力促動(dòng)器控制命令和狀態(tài)；負(fù)責(zé)MA的n＝816個(gè)力傳感器的數(shù)據(jù)采集；負(fù)責(zé)力促動(dòng)器的狀態(tài)和保護(hù)。
智能系統(tǒng)的運(yùn)行包括以下步驟首先進(jìn)行初始化，自動(dòng)判斷力促動(dòng)器是否正常，如有超范圍的自動(dòng)報(bào)警，給出提示；如工作正常，使所有的力促動(dòng)器處于待命狀態(tài)。然后根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的要求，主動(dòng)光學(xué)的總控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送到主控制模塊一組力促動(dòng)器的加力值和望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)的θ值。
FD＝F0+FL*cos(θ)+FV*sin(θ)+FC其中F0為34套傳感器修正值；FV高度角θ為90°時(shí)34個(gè)支撐點(diǎn)對(duì)側(cè)向支撐點(diǎn)的最大矯正力；FL高度角θ為0°時(shí)34個(gè)支撐點(diǎn)所需加的最大初始力；
θ在望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)，控制實(shí)時(shí)跟蹤的計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送給該系統(tǒng)的給定的高度角度；FC在望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)，要求MA在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制改變非球面面形的34套促動(dòng)器所加的力；FD在望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)，34套力促動(dòng)器實(shí)時(shí)加力的目標(biāo)值。
主控制模塊再通過(guò)解算轉(zhuǎn)換成每套力促動(dòng)器中的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際要走的步數(shù)和加力的方向，通過(guò)一個(gè)智能控制模塊控制34套力促動(dòng)器運(yùn)行。并且自動(dòng)判斷是否走到指定的值，如果第K套力促動(dòng)器到了指定的值了，就相應(yīng)的停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行。在停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行后，主控制模塊立即發(fā)出低壓維持控制命令，從而使得第K套力促動(dòng)器處于維持狀態(tài)。采用低壓維持的方法來(lái)降低促動(dòng)器的功耗，從而減少促動(dòng)器的熱量對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響?；蛘哂?jì)算機(jī)立即命令第K套力促動(dòng)器自動(dòng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)?，F(xiàn)采用了第K套力促動(dòng)器上的電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)。
一個(gè)力促動(dòng)器控制模塊同時(shí)控制34套力促動(dòng)器同步工作。使用34套力促動(dòng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。作為電控系統(tǒng)已做到了加力到±100N，力促動(dòng)器的精度達(dá)到了萬(wàn)分之五，RMS≤50mN。該系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)得到控制參數(shù)實(shí)時(shí)改變MA子鏡的非球面面形。
如圖2、3所示，在控制力促動(dòng)器每個(gè)的動(dòng)作時(shí)，智能系統(tǒng)執(zhí)行下列步驟1、力促動(dòng)器控制模塊從MA控制模塊得到控制力促動(dòng)器當(dāng)前加力的目標(biāo)值FD；2、力促動(dòng)器控制模塊從力傳感器獲得力促動(dòng)器的當(dāng)前加力值FC0，并發(fā)送給MA控制模塊，MA控制模塊把FC0再發(fā)送至主控制模塊；3、主控制模塊把當(dāng)前值FC0與給定的當(dāng)前目標(biāo)值FD比較，得出力促動(dòng)器受力差值矢量ΔF；4、主控制模塊根據(jù)S→0=ΔF→K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0；設(shè)置矢量S1的值為矢量S0；5、主控制模塊根據(jù)電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0值，判斷力促動(dòng)器運(yùn)行精度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；如果精度到達(dá)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令，MA控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果運(yùn)行精度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的要求，主控制模塊判斷力促動(dòng)器的加力方向；如果ΔF＞0，控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器正向加力子程序，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；如果ΔF＜0，主控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器反向加力子程序，使力促動(dòng)器加拉力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；6、力促動(dòng)器控制模塊采集當(dāng)前值FC1，發(fā)送給主控制模塊；7、主控制模塊將當(dāng)前值FC1與給定的目標(biāo)值FD比較，得出矢量ΔF1，并根據(jù)S→2=ΔF→1K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S2；
8、根據(jù)S2的值判斷精度RMS是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)如果精度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果精度沒(méi)有達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊根據(jù)ΔF1的值判斷力促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向；9、主控制模塊根據(jù)K=K0+ΔF→1S→1+S→2]]>重新設(shè)定力促動(dòng)器的力的轉(zhuǎn)換常數(shù)K的值；根據(jù)S→=ΔF→1|K|]]>求出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S的矢量值；10、力促動(dòng)器控制模塊根據(jù)指令，控制促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊使電機(jī)正向或反向運(yùn)行S步，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；11、重新執(zhí)行步驟6。
總控制模塊與智能系統(tǒng)之間用虛擬硬盤(pán)的形式用網(wǎng)線直接通信，發(fā)送各種控制命令及上傳數(shù)據(jù)。智能系統(tǒng)之間采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)。由于5#智能系統(tǒng)執(zhí)行的任務(wù)相對(duì)較少(控制兩套力促動(dòng)器的運(yùn)行)，故設(shè)定它為主設(shè)備，主設(shè)備在任意指定時(shí)刻與其中一個(gè)從設(shè)備通信。下位機(jī)之間的通信主要是檢查上位機(jī)發(fā)送的命令是否正確與一致，經(jīng)比較正確后執(zhí)行，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性。
權(quán)利要求
1.一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)，由施密特改正板MA、力傳感器、智能系統(tǒng)組成，其特征是，智能系統(tǒng)包括主動(dòng)光學(xué)的主控制模塊、MA控制模塊、力促動(dòng)器控制模塊和力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊；主控制模塊接MA控制模塊，MA控制模塊接若干個(gè)力促動(dòng)器控制模塊，每個(gè)力促動(dòng)器控制模塊接若干個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊接一個(gè)力促動(dòng)器；智能系統(tǒng)包括以下步驟(1)主控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)接受上位機(jī)發(fā)送的多組力促動(dòng)器的加力值和望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行時(shí)的θ值；(2)主控制模塊進(jìn)行解算，將多組加力值轉(zhuǎn)換成每套力促動(dòng)器中的實(shí)際要走的步數(shù)和加力的方向并發(fā)送至MA控制模塊；(3)MA控制模塊根據(jù)指令同時(shí)向多個(gè)力促動(dòng)器控制模塊發(fā)送動(dòng)作指令；(4)力促動(dòng)器控制模塊控制N個(gè)力促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)N套力促動(dòng)器中的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行；(5)力促動(dòng)器控制模塊采集各力促動(dòng)器當(dāng)前的加力值發(fā)送至MA控制模塊，MA控制模塊把各力促動(dòng)器當(dāng)前的加力值按組別發(fā)送至主控模塊；(6)主控模塊判斷力促動(dòng)器是否走到指定的值，如果第K套力促動(dòng)器到了指定的值了，就發(fā)出指令使力促動(dòng)器控制模塊相應(yīng)地停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行；(7)在停止第K套力促動(dòng)器運(yùn)行后，主控制模塊立即發(fā)出低壓維持控制命令，從而使得第K套力促動(dòng)器處于維持狀態(tài)，或者主控制模塊立即命令第K套力促動(dòng)器自動(dòng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器的控制系統(tǒng)，其特征是，在控制力促動(dòng)器每個(gè)的動(dòng)作時(shí)，智能系統(tǒng)執(zhí)行下列步驟(1)力促動(dòng)器控制模塊從MA控制模塊得到控制力促動(dòng)器當(dāng)前加力的目標(biāo)值FD；(2)力促動(dòng)器控制模塊從力傳感器獲得力促動(dòng)器的當(dāng)前加力值FC0，并發(fā)送給MA控制模塊，MA控制模塊把FC0再發(fā)送至主控制模塊；(3)主控制模塊把當(dāng)前值FC0與給定的當(dāng)前目標(biāo)值FD比較，得出力促動(dòng)器受力差值矢量ΔF；(4)主控制模塊根據(jù)S→0=ΔF→K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0；設(shè)置矢量S1的值為矢量S0；(5)主控制模塊根據(jù)電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S0值，判斷力促動(dòng)器運(yùn)行精度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；如果精度到達(dá)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令，MA控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果運(yùn)行精度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的要求，主控制模塊判斷力促動(dòng)器的加力方向；如果ΔF＞0，控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器正向加力子程序，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；如果ΔF＜0，主控制模塊控制力促動(dòng)器控制模塊執(zhí)行控制力促動(dòng)器反向加力子程序，使力促動(dòng)器加拉力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD；(6)力促動(dòng)器控制模塊采集當(dāng)前值FC1，發(fā)送給主控制模塊；(7)主控制模塊將當(dāng)前值FC1與給定的目標(biāo)值FD比較，得出矢量ΔF1，并根據(jù)S→2=ΔF→1K0]]>計(jì)算出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S2；(8)根據(jù)S2的值判斷精度RMS是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)如果精度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊發(fā)出指令使驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于斷電自保保持狀態(tài)；如果精度沒(méi)有達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，主控制模塊根據(jù)ΔF1的值判斷力促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向；(9)主控制模塊根據(jù)S→=ΔF→1|K|]]>重新設(shè)定力促動(dòng)器的力的轉(zhuǎn)換常數(shù)K的值；根據(jù)K=K0+ΔF→1S→1+S→2]]>求出電機(jī)應(yīng)運(yùn)行的步數(shù)S的矢量值；(10)力促動(dòng)器控制模塊根據(jù)指令，控制促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊使電機(jī)正向或反向運(yùn)行S步，使力促動(dòng)器加力到當(dāng)前目標(biāo)值矢量FD(11)重新執(zhí)行步驟6。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)。其技術(shù)方案是，一種大型天文望遠(yuǎn)鏡中力促動(dòng)器的智能控制系統(tǒng)，由施密特改正板M
文檔編號(hào)G06F3/00GK1752791SQ20051009419
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者崔向群, 張振超, 王佑, 張勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所