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基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统

光学精密工程 2009年第2期17卷 327-332页

作者：李洪文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对目前大型望远镜伺服系统调试参数较多的现状,基于内模PID控制方法对大型望远镜伺服系统进行了研究。介绍了内模控制设计思路,讨论了速度回路内模控制算法。分析和仿真结果证明了该算法在高精度应用场合的可实现性和较强的鲁棒性,简... 详细信息

针对目前大型望远镜伺服系统调试参数较多的现状,基于内模PID控制方法对大型望远镜伺服系统进行了研究。介绍了内模控制设计思路,讨论了速度回路内模控制算法。分析和仿真结果证明了该算法在高精度应用场合的可实现性和较强的鲁棒性,简化了调试过程。根据一个具体项目验证了该算法的实用性,应用结果表明,该方法调试简单,一个控制环路只需要调整一、两个参数即能满足要求;高速运行时无超调,低速平稳运行达到15″,具有一定的实用性和推广价值。

关键词：内模控制 PID 大型望远镜伺服控制

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固着磨料加工碳化硅反射镜的微观理论模型

光学精密工程 2009年第3期17卷 513-518页

作者：王旭张学军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室中国科学院研究生院

基于固着磨料加工碳化硅反射镜的微观作用原理,从理论上定量分析了金刚石磨料压入碳化硅工件的深度对材料去除率、光学元件表面粗糙度的影响,分别获得了材料去除率数学模型及粗糙度的仿真计算结果。实验与理论模型的对比结果表明:去除... 详细信息

基于固着磨料加工碳化硅反射镜的微观作用原理,从理论上定量分析了金刚石磨料压入碳化硅工件的深度对材料去除率、光学元件表面粗糙度的影响,分别获得了材料去除率数学模型及粗糙度的仿真计算结果。实验与理论模型的对比结果表明:去除率实验值与理论值走势相同并稳定在同一数量级内;粗糙度实验所使用的W1.5,W3.5,W5等丸片获得的粗糙度理论值与实验偏差分别为5.97%,3.19%,3.59%,由此验证了理论分析的正确性。

关键词：碳化硅反射镜固着磨料丸片去除率粗糙度

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永磁同步电机速度控制器的全数字化集成

光学精密工程 2015年第4期23卷 1105-1113页

作者：李洪文邓永停王建立中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了具有Anti-windup策略的速度控制器用于永磁同步电机伺服控制系统,并给出了相应的集成设计方法。该方法通过单片FPGA实现永磁同步电机的全数字集成控制。采用FPGA的嵌入式Nios II核完成速度环控制策略,... 详细信息

基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了具有Anti-windup策略的速度控制器用于永磁同步电机伺服控制系统,并给出了相应的集成设计方法。该方法通过单片FPGA实现永磁同步电机的全数字集成控制。采用FPGA的嵌入式Nios II核完成速度环控制策略,通过FPGA的并行硬件电路实现了高速电流环控制器。为了解决速度给定较大时产生的控制器积分饱和问题,设计了具有Anti-windup策略的PI速度控制器用于有效地减小转速超调量,缩短调节时间。实验结果表明:与PI控制器相比,使用这种速度控制方法可使永磁同步电机最大转速跟踪精度提高10r/min,且具有良好的动态性能和稳态精度。提出的设计方法满足永磁同步电机伺服控制系统的设计需要。

关键词：永磁同步电机现场可编程门阵列 Anti-windup策略速度控制器 PI控制器

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采用柔性铰链的快速反射镜设计

光学精密工程 2014年第6期22卷 1547-1554页

作者：周子云高云国邵帅薛向尧中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系... 详细信息

根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系统的驱动元件和测角元件,并对柔性铰链结构进行设计。在研究其刚度特性的基础上,采用序列二次规划法优化了铰链关键尺寸。然后,建立了驱动组件的简化模型,并利用理论公式和有限元分析软件分别计算驱动组件的转角精度。最后,使用测角元件及自准直平行光管测量了快速反射镜的转角精度。实验结果表明:所设计的快速反射镜装置工作稳定、结构可靠,对发射光束的控制精度能达到0.95″,满足激光发射系统实时控制光束发射方向的精度要求。

关键词：快速反射镜音圈电机柔性铰链传动精度

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用于大气遥感探测的临边成像光谱仪

光学精密工程 2010年第4期18卷 823-830页

作者：薛庆生王淑荣李福田林冠宇汪龙祺中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

分析了大气临边成像光谱探测的原理,依据应用要求设计研制了光栅色散型紫外/可见临边成像光谱仪原理样机。该样机采用宽波段折射式消色差前置望远光学系统与改进的Czerny-Turner光谱成像系统匹配的结构形式,工作波段为540～800nm(一级光... 详细信息

分析了大气临边成像光谱探测的原理,依据应用要求设计研制了光栅色散型紫外/可见临边成像光谱仪原理样机。该样机采用宽波段折射式消色差前置望远光学系统与改进的Czerny-Turner光谱成像系统匹配的结构形式,工作波段为540～800nm(一级光谱)和270～400nm(二级光谱),通过切换紫外、可见带通滤光片来实现两个波段分别探测,质量为8kg,体积为450mm×250mm×200mm。用该样机进行了实验室光谱实验,并对光谱分辨率进行了分析,测量了该样机的实际光谱分辨率。测量结果表明,该样机的实际光谱分辨率为1.3nm,接近其理论光谱分辨率1.12nm,满足设计指标1.4nm的要求,并具有体积小、质量轻等特点,适合空间遥感应用。

关键词：临边成像光谱仪原理样机大气遥感光学设计光谱实验

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激光与经纬仪高精准对接技术

红外与激光工程 2018年第7期47卷 76-82页

作者：王光高云国马亚坤薛向尧张文豹邵帅中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

激光发射系统中激光与经纬仪高精准对接保证了激光的高精度定向发射,针对激光器与经纬仪机下对接方式,从理论上建立整体坐标系下基于库德光路传导激光的库德镜空间归一化模型,精确标定激光在各库德镜空间中的位置及其变化,通过该模型提... 详细信息

激光发射系统中激光与经纬仪高精准对接保证了激光的高精度定向发射,针对激光器与经纬仪机下对接方式,从理论上建立整体坐标系下基于库德光路传导激光的库德镜空间归一化模型,精确标定激光在各库德镜空间中的位置及其变化,通过该模型提出内场分级、外场秒级的激光与经纬仪高精准对接技术,结合某长波激光发射系统进行实验验证,可实现激光与经纬仪2″以内高效精准对接,从工程上验证了该技术的正确性和实用性,为该类型激光对接提供了技术支撑。

关键词：激光发射系统高精准对接库德光路空间归一化模型

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光电跟踪设备载车平台的重复定位精度

光学精密工程 2015年第5期23卷 1322-1330页

作者：高云国王超江展洪乔健中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

为了满足光电跟踪设备车载后的使用精度要求,提出了选用3条机械支腿来支撑载车的支撑方式。首先根据车载设备的位置布局和重量,选用了两前一后的支腿安装方式,然后分析了3种工况下副车架的受力情况。这3种工况为3条支腿全部位于平地、... 详细信息

为了满足光电跟踪设备车载后的使用精度要求,提出了选用3条机械支腿来支撑载车的支撑方式。首先根据车载设备的位置布局和重量,选用了两前一后的支腿安装方式,然后分析了3种工况下副车架的受力情况。这3种工况为3条支腿全部位于平地、仅后腿位于斜坡和3条支腿全部位于斜坡。在三维仿真软件***中生成有限元模型,在3点支撑状态下对模型进行变形仿真,并综合分析了3种工况下的仿真结果,以检验副车架的重复定位稳定精度。最后通过设计实验检验了副车架的重复定位稳定精度,结果显示:俯仰角的最大变化为0.2″,方位角的最大变化为0.4″,数据表明副车架的重复定位稳定精度满足使用要求,证明选用3条机械支腿来支撑载车的方案合理可行。

关键词：光电跟踪设备载车平台副车架三点支撑重复定位精度

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水平式经纬仪指向误差的统一补偿技术

光学精密工程 2011年第7期19卷 1524-1530页

作者：薛向尧高云国韩光宇邵帅乔健中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为修正水平式经纬仪的指向误差,提出了一种针对视轴指向的统一补偿模型。根据水平式经纬仪的光机结构,建立了照准坐标系和地平坐标系;通过两坐标系的几何关系得到目标在地平坐标系下的坐标方程,并对该方程进行全微分,得到地平坐标误差... 详细信息

为修正水平式经纬仪的指向误差,提出了一种针对视轴指向的统一补偿模型。根据水平式经纬仪的光机结构,建立了照准坐标系和地平坐标系;通过两坐标系的几何关系得到目标在地平坐标系下的坐标方程,并对该方程进行全微分,得到地平坐标误差与指向误差的关系式。针对设备主要误差源之一(3轴误差)进行5次线性变换,推导出目标在地平坐标系中关于3轴误差的统一地平坐标误差方程;结合全微分所得关系式,求出指向误差关于3轴误差的统一补偿模型,将该模型与编码器误差模型线性叠加后获得水平式经纬仪指向误差的统一补偿模型。最后,对全天分布较为均匀的46颗恒星进行观测,得到了观测误差的实验数据,利用最小二乘法对该模型进行拟合,得到模型中各待定系数。实验结果表明,采用该模型进行修正后,设备总指向精度由修正前的40.1″提高到3.4″,满足系统总体提出的精度要求。

关键词：水平式经纬仪坐标变换指向误差

内通道液冷镜湍流状态下弯道流阻影响因素分析

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光学学报 2018年第2期38卷 204-210页

作者：孟令武邵帅乔健中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 佛山科学技术学院机电工程学院广东佛山528000

采用有限体积方法,研究了矩形内通道直角弯道流场及压力损失系数,主要分析通道尺寸、冷却液流速、冷却液浓度等因素对局部流场和压力损失系数的影响规律。结果表明:压力损失系数随流道宽度a和流道高度b的增大而逐渐减小,随流道间距e先... 详细信息

采用有限体积方法,研究了矩形内通道直角弯道流场及压力损失系数,主要分析通道尺寸、冷却液流速、冷却液浓度等因素对局部流场和压力损失系数的影响规律。结果表明:压力损失系数随流道宽度a和流道高度b的增大而逐渐减小,随流道间距e先下降后略微上升;弯道宽度c的变化会引起弯道局部流场和压力损失系数发生变化;液流流速越大,压力损失系数越小;冷却液浓度越大,压力损失系数越大。

关键词：激光光学强激光液冷镜流道结构压力损失系数计算流体力学