大口径光学望远镜油垫非线性干扰的检测与抑制

作     者：杨世海 YANG Shi-hai

作者机构：中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院南京天文光学技术研究所天文光学技术重点实验室江苏南京210042 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2013年第21卷第2期

页      面：408-415页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(No.11073034 No.10903033) 江苏省"333高层次人才培养工程"资助项目 

主　　题：天文望远镜 油垫 非线性干扰 跟踪 陷波 

摘      要：研究了静压油垫带来的非线性干扰对大口径天文光学望远镜跟踪精度的影响。分析了油垫干扰的成因;综合采用加速度计法和编码器法,精确测得了油垫的非线性干扰频率;通过分析油垫开启前后的振动曲线、编码器位置曲线及其快速傅里叶变换(FFT)曲线,提出了油垫液压振动是一种窄带干扰。然后,采用Notch数字滤波器,将陷波频率设置在主要干扰频率处来抑制油垫液压振动干扰。给出了滤波器的具体设计过程及其Bode图和零极点图。当需要调整油膜厚度时,可改变Notch参数来适应干扰频率的变化。最后,给出了带Notch滤波器的控制系统和滤波结果。仿真和2.5m天文望远镜的实验结果表明:通过检测并抑制油垫0.825Hz的主要干扰,望远镜可在保证运动控制系统原有的稳定性和响应能力的情况下,方位轴跟踪精度达到RMS值为0.0837″,PV值为0.571″。相对于脉动衰减装置,该方法灵活、简单、通用性好。