北京天文台施密特望远镜驱动系统的改进设计

介绍了北京天文台６００／９００ｍｍ施密特望远镜驱动系统的改进设计,即用２只步进电机,取代了原望远镜由４只变速箱、７只电机驱动的复杂的赤经,赤续驱动系统,最终实现了计算机控制。     

天文望远镜驱动的新设计

本文叙述了太阳精细结构望远镜驱动系统的机械设计,其特点在于赤经轴和赤纬轴各用一只步进电机实现所需的各种转动速度,现已研制成功。     

机场远距离目标望远镜监控系统的初步设计

望远镜监控系统可以用来监控诸如机场上空的鸟群、低空云层以及跑道和停机坪上的异常物体等机场远距离目标。整个系统的设计分为光学与机械、望远镜控制、以及监控成像与图像处理三个子系统。在光学与机械部分 ,着重论述望远镜的光学特性和电机驱动方式下的机械结构改进 ;在望远镜控制部分 ,分析了控制电机的选择、单片机的控制方式、以及计算机控制软件的功能设计 ;最后概述了监控成像与图像处理部分的初步实现方式。     

机场远距离目标望远镜监控系统的初步设计

望远镜监控系统可以用来监控诸如机场上空的鸟群、低空云层以及跑道和停机坪上的异常物体等机场远距离目标。整个系统的设计分为光学与机械、望远镜控制、以及监控成像与图像处理三个子系统。在光学与机械部分，着重论述望远镜的光学特性和电机驱动方式下的机械结构改进；在望远镜控制部分，分析了控制电机的选择、单片机的控制方式、以及计算机控制软件的功能设计；最后概述了监控成像与图像处理部分的初步实现方式。     

1.2m地平式望远镜驱动系统设计与多电机同步控制策略

对于大型光电望远镜,多电机摩擦轮驱动方案较单力矩电机直接驱动方案在电机的研制和低速平稳跟踪上有明显的优势,但其关键点和难点在于多电机的同步控制上。在云南天文台1.2m望远镜的方位改造中,通过采用合理的多电机驱动方案和设计同步补偿装置,克服多电机在运行时的相互影响,将稳态运行的转速差控制在一个较小的范围,并为校正参数的设计奠定了良好的基础,保证系统在以最大速度3°/s运行时对目标的高精度跟踪。     

基于FPGA的多轴步进电机控制系统

观测技术及仪器的进步推动了太阳物理的研究,步进电机是各类观测仪器精密结构调整部件中经常采用的驱动源,步进电机控制系统的性能直接影响太阳望远镜的数据精度和时间分辨率。介绍了一套怀柔太阳观测基地自主研制的多轴步进电机控制系统。该系统以现场可编程门阵列为核心控制器,利用中断处理机制及输入/输出寄存器产生多路晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)方波信号,结合驱动器实现多轴步进电机控制;通过周期信号化简处理算法缩短电机调整时间;以霍尔器件作为位置传感器实现系统闭环控制,通过对霍尔信号的软、硬件滤波处理,提高信号识别的准确率;设计了板载存储电路,实时保存系统关键参数,大幅提高系统整体的可靠性。同时,该系统设计了丰富的输入/输出接口、通讯接口,提高系统的可集成性。目前该系统已在多台太阳望远镜中投入使用。     

天文光学望远镜轴系驱动方式发展概述

该文首先介绍了已投入使用的2.5米口径以上的25架地平式光学望远镜和11架赤道式光学望远镜轴系驱动方式,并概述了天文光学望远镜轴系驱动及其相关技术的发展过程;然后对目前国际上在研的6架大型光学望远镜和预研的10架极大光学望远镜轴系所采用的驱动形式进行了归类;最后分析了未来极大光学望远镜轴系驱动的发展趋势和与之相关的研究内容.     

基于两个导电滑环实现天窗驱动和状态检测

目前,可旋转天文圆顶仍被大量使用,工作时圆顶可360°旋转,望远镜通过打开的天窗进行观测。国家天文台兴隆观测基地的天窗选用5个导电滑环,但不能检测状态。为了简化天窗的状态检测、驱动系统,并提高其可靠性,利用二极管的单向导通特性设计了一种新型天窗状态检测、驱动电路。该电路只需要两个导电滑环和两个限位开关,即可实现天窗的状态检测和驱动控制。当天窗处于限位状态时,二极管构成的限位电路只允许电流单向导通。当天窗处于中间位置时,则可双向导通。该电路已经在85 cm望远镜等多个圆顶的天窗状态检测控制中成功应用。天窗状态检测、控制电路极大简化了测控系统,并可进行故障检测。     

1米太阳望远镜光谱仪像旋转及消旋控制

光谱仪是1 m太阳望远镜的主要终端设备之一,该望远镜采用地平式的机架结构和修正的格里高利光学系统。在望远镜跟踪太阳时,由于地平式望远镜的自身运动特点和光学系统中平面反射镜的存在,其光谱仪狭缝所在平面上的太阳像随时间绕主光轴旋转,因此光谱仪必须进行消旋才能正常工作。首先深入研究了光谱仪狭缝平面上像的旋转变化,分析其旋转范围、速度和加速度随时角变化的特性,然后根据光谱仪消旋精度并结合像的旋转特性提出伺服系统位置检测和驱动电机的主要性能指标,最后给出光谱仪消旋伺服控制方案。     

基于步进电机的位移促动器设计与实测

以环形太阳望远镜为应用背景,研制了一种基于步进电机的位移促动器,并进行了性能测试实验,获得了位移促动器的性能指标。分析了常见的大行程、高精度位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为位移促动器的基本结构。该位移促动器采用步进电机集成行星减速器作为驱动元件,以具有特殊消间隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,为实现高分辨率、高刚度和高精度的位移促动器设计,开展了位移促动器的性能测试实验,结果表明:该位移促动器轴向位移量程为±2 mm,不同负载下均能实现1 μm的步长分辨率,位移闭环输出精度优于1 μm。研制的位移促动器为环形太阳望远镜的建设提供重要的技术支持,并为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。     

A universal control system for small telescopes

An open loop stepper motor controller has been designed specifically for the control of small telescopes. The stepper motor driver is controlled by an IBM-type PC with TURBO PASCAL being used to develop the control software. The software has been set up to be driven either by a mouse or the keyboard. A configuration file contains information specific to the geographical location of the telescope and the mechanical details of the telescope drive such as the type of stepper motors used and the gearing ratios on the two axes. This feature allows the system to be easily attached to a variety of telescopes.     

Acceleration feedback of a current-following synchronized control algorithm for telescope elevation axis

This paper proposes a dual-motor configuration to enhance closed-loop performance of a telescope control system. Two identical motors are mounted on each side of a U-type frame to drive the telescope elevation axis instead of a single motor drive, which is usually used in a classical design. This new configuration and mechanism can reduce the motor to half the size used in the former design, and it also provides some other advantages. A master-slave current control mode is employed to synchronize the two motors. Acceleration feedback control is utilized to further enhance the servo performance. Extensive experiments are used to validate the effectiveness of the proposed control algorithm in synchronization, disturbance attenuation and low-velocity tracking.     

1．3厘米接收机背架调整系统设计

基于新疆天文台研制的1．3em双极化制冷接收机的安装及观测需求,设计了其背架调整系统。首先,通过力学分析选择合适的滚珠丝杠及驱动电机;其次,通过对电机进行测试,研制电机驱动模块,以满足安装要求;最后,编写电机驱动控制软件,实现终端对接收机馈源的精确控制。     

一种液晶显示系统的单片机接口设计

液晶显示器（LCD）工作电压低、功耗小、能与CMOS电路匹配；且显示柔和、字迹清晰、重量轻、可靠性高、寿命长，自问世以来其发展速度之快，用途之广远远超过了其它发光器件。在自动化仪表及自动控制系统中，越来越多的设计者采用液晶显示与仪器对接，尽管其接口电路较传统的LED显示器复杂，由于其独特的优点，正得到广泛地应用。现介绍一种单片机LCD显示器接口的设计。在使用步进电机进行精密自动控制的系统中，利用8031单片机作为控制器，加之使用8255并行接口，可实现移位显示，也可适时显示转角信息和检测信息。该设计自动化程度高、可控性强，可用于天文仪器的精密定位、扫描以及其它自控监示系统。     

The optical reflector system for the CANGAROO-II imaging atmospheric Cherenkov telescope

A new imaging atmospheric Cherenkov telescope with a light-weight reflector has been constructed. Light, robust, and durable mirror facets of containing carbon fiber reinforced plastic laminates were developed for the telescope. The reflector has a parabolic shape (f/1.1) with a 30 m² surface area, which consists of 60 spherical mirror facets. The image size of each mirror facet is 0°.08 (FWHM) on average. The attitude of each facet can be adjusted by stepping motors. After the first in situ adjustment, a point image of about 0°.14 (FWHM) over 3° field of view was obtained. The effect of gravitational load on the optical system was confirmed to be negligible at the focal plane. The telescope has been in operation with an energy threshold for γ-rays of 300 GeV since May 1999.     

1米太阳望远镜液压监控系统

1m太阳望远镜的方位驱动控制系统采用液压轴承,液压系统正常工作时望远镜才能实现平稳旋转。可通过油压、油温监测液压系统的工作状态。针对原有液压系统不能提供其工作状态实时监测和自动化程度较低的缺陷,设计了液压监控系统并将其集成到望远镜控制系统中,可实现油压油温数据采集、油压异常报警、油泵自动启停等功能,保证液压轴承的安全运转。介绍了该监控系统的结构和工作原理,阐述了油压、油温数据采集系统的软硬件实现并给出了相应的实验数据和运行结果。理论分析和实验结果表明系统工作正常,数据采集速度快、分辨率高,精度可满足要求,能长期稳定运行。     

微机数据流磁带机驱动接口和软件的研究

对于数据采集处理微机系统来说,采集预处理后的数据往往需要按预定的格式转换,再到功能更强的计算机上作进一步的处理,因此可装卸的大容量外存设备就显得日益重要。然而装备在PC机上的这类设备相应的驱动软件只支持固定的磁带文件格式,加之软硬件资料的缺乏,给这类设备的信息交换和高效使用带来了困难。本文针对微机上广泛使用的数据流磁带机,在硬件接口分析的基础上,全面描述我们新近开发的驱动软件包里的基本I/O过程,用户软件可方便地调用以实现对任意数据格式磁带进行读写。     

Evidence that auroral zone electric fields act in opposition to superrotation of the upper atmosphere

The average auroral zone electric field pattern has been studied to determine whether such fields can, as has been suggested, drive the super-rotation of the upper atmosphere. It is shown that the local time averaged meridional electric field is small and, in fact, poleward, which would tend to drive a prevailing westerly wind. When averaged only over the dayside, where ion drag should be most important due to the higher ion density, the poleward average is even more pronounced. Thus at high latitudes ion drag acts to drive a prevailing neutral wind to the west. Model calculations indicate that without including electric fields the prevailing wind at mid-latitudes should be to the west, due to higher ion drag on the dayside. Including the present results will increase ion drag on the dayside and further enhance this effect. These results thus suggest that at middle and high latitudes the upper atmosphere does not superrotate.