斜轴式天文望远镜机架的驱动控制

作     者：周旺平 刘文 刘伟 ZHOU Wang-ping;LIU Wen;LIU Wei

作者机构：南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 中国科学院紫金山天文台江苏南京210008 

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

年 卷 期：2015年第23卷第6期

页      面：1664-1672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] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.10903003 No.11322329) 

主　　题：天文望远镜 机架 斜轴 数字信号处理器 单神经元模糊自适应PID 

摘      要：针对斜轴式天文望远镜传统机架中的非垂直轴系结构会导致像场旋转,从而影响天文望远镜指向和跟踪控制的问题,研发了新的45°斜轴式天文望远镜机架。设计时,选取太阳为跟踪目标来搭建硬件机架驱动控制系统;利用图像传感器实时捕获目标,经数字信号处理(DSP)芯片精确解析目标质心,通过图像消旋解耦出方位与斜轴两方向的偏差。然后,结合模糊控制与神经网络的各自特点,设计了单神经元模糊自适应PID控制算法实施偏差调节,以实现对目标的定位与跟踪。实验结果显示,该驱动控制系统的水平与斜轴方位的跟踪偏移误差均在±2pixel以内,水平指向偏移误差均值为0.123 2°,俯仰指向偏移误差均值为0.155 3°。得到的结果表明该驱动系统鲁棒性强,能够克服斜轴机架像场旋转导致的控制问题且满足精度要求。