Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа

 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для прецизионной стабилизации астрономических телескопов, установленных на космических аппаратах в опорно-поворотных устройствах. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей системы ориентации и стабилизации . В системе телескоп установлен в двухосном опорно-поворотном устройстве, обеспечивающем его наведение в направлении на исследуемые звезды. Стабилизация телескопа осуществляется по сигналам двухкоординатного астродатчика, установленного на корпусе телескопа в отдельном опорно-поворотном устройстве. Астродатчик наводится на выбранные опорные звезды, расположенные под небольшими углами (порядка нескольких градусов) к оптической оси телескопа . Цель достигается тем, что в систему введен канал управления астродатчиком, обеспечивающим его перемещения относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, вызванным кинематическими особенностями системы, Этим достигается инвариантность астродатчика к указанным поворотам телескопа, что позволяет повысить точность системы ориентации и стабилизации, а также расширить ее функциональные возможности, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759169/24 (22) 26,07.89 (46) 23.09.91, Бюл. М 35 (72) А,3.3ахарян, О.Н.Гаспарян и Г.Г.Егиаэарян (53) 62-50 (088.8) (56) Крмоян M.Í. Система управления автоматической работой аппаратуры "Орион".

Сообщения Бюроканской обсерватории, Вып. XlV. Ереван: 1972, с. 27 — 35.

Астроследящие системы./Под ред. Чемоданова Б.К. М.: Машиностроение, 1977, с.

20-22. (54) СИСТЕМА ОРИЕНТАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА (57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для прецизионной стабилизации астрономических телескопов, установленных на космических аппаратах в опорно-поворотных устройствах. Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей системы ориентации и стабилиИзобретение относится к автоматике и предназначено для прецизионной стабилизации астронмоических телескопов, установленных на подвижном основании в опорно-поворотных устройствах.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей системы.

Цель достигается тем, что в предлагаемую систему введен контур управления астродатчиком, обеспечивающий его перемещение относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, чем обеспечивается инвариантность астродатчика к этим поворотам телескопа.

„„. Ж„„1679466 А1 зации. В системе телескоп установлен в двухосном опорно-поворотном устройстве, обеспечивающем его наведение в направлении на исследуемые звезды. Стабилизация телескопа осуществляется по сигналам двухкоординатного астродатчика, установленного на корпусе телескопа в отдельном опорно-поворотном устройстве, Астродатчик наводится на выбранные опорные звезды, расположенные под небольшими углами (порядка нескольких градусов) к оптической оси телескопа. Цель достигается тем, что в систему введен канал управления астродатчиком, обеспечивающим его перемещения относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, вызванным кинематическими особенностями системы, Этим достигается инвариантность астродатчика к указанным поворотам телескопа, что позволяет повысить точность системы ориентации и стабилизации, а также расширить ее функциональные возможности, 2 ил.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы ориентации и стабилизации астрономического телескопа; на фиг.2 — кинематическая схема установки телескопа, Система содержит телескоп 1, космический аппарат 2, опорно-поворотное устройство (ОПУ) 3 телескопа, опорно-поворотное устройство 4 астродатчика, двухкоординатный астродатчик 5, эадатчик 6, блок управления и коммутации 7, первый 8 и второй 9 усилительно-преобразующие блоки, первый

10 и второй 11 исполнительные механизмы, первый 12 и второй 13 датчики поворота, третий 14 и четвертый 15 исполнительные механизмы, первый сумматор 16, блок умножения

17, блок 18 компенсации перемещения аст1679466 родатчика относительно корпуса телескопа, второй сумматор 19, третий усилительна-преобразующий блок 20, пятый исполнительныи механизм 21, третий датчик поворота 22.

На фиг.1 приняты следующие обозначения; Хт и Ут — поперечные оси телескопа, Ет — оптическая ась телескопа, (хо и /3о углы наведения (разворота) телескопа соответственно вокруг внешней и внутренней осей опорно-поворотного устройства 3 телескопа, Хд и Уд — оси чувствительности астродатчика 5, Zä — оптическая ось астродатчика, а и Q2 — углы уставок астродзтчика соответственно вокруг первой и второй осей опорно-поворотного устройства астродзтчи кз, На фиг.2 приведена кинематическая схема установки телескопа 1 с зстродзтчиком 5 на космическом аппарате 2, где обозначены;

ОХоУоУ вЂ” базовая система координат, ОХ У У -система координат, связанная с главными осями инерции телескопа; ОХ1У121— система координат, связанная с осями опорно-поворотного устройства 3 телескопа; ОХдУдЛд — система координат, связанная с астрадатчиком; ОХ2У Ег — система координат, связанная с осями опорно-поворотного устройства 4 астродатчика; S1 — исследуемая звезда; Я вЂ” опорная звезда;

y =- SiflP< ао — угол поворота телескопа вокруг оптической оси в базовой системе координат, вызванный разворотами телескопа вокруг внешней и внутренней осей опорноповоротного устройства 3 телескопа.

Из фиг.2 видно, что в системе присутствуют кинематические связи в измерительной части системы, обусловленные несовпадением осей чувствительности астродатчика

Хд и Уд с осями стабилизации телескопа Хт и Yr и определяемые взаимным положением опорной и исследуемой звезд, т.е. углами уставок а и а, а также кинематические связи в силовой части, вызванные несовпадением осей У> и Z> ОПУ телескопа с осями стабилизации телескопа Ут и Zr и обусловленные разворотом телескопа на угол Ро вокруг внутренней оси Х> ОПУ телескопа.

Система работает следующим образом.

Перед началом каждого сеанса работы определяют угловое положение космического аппарата 2 относительно направления на выбранную исследуемую звезду S>, на основании чего рассчитывают углы наведения ао и Д телескопа 1 (см, фиг,2). Затем по взаимному положению исследуемой S > и опорной Зр звезд рассчитывают углы уставок а1 и Щ астрадатчикз 5. Расчетные значения углов наведения и уставок закладывают в задатчик 6 (см. фиг,1), Соответствующими уставками на исполнительные механизмы l4, 15 с третьего и четвертого выходов эадатчика 6 астрозадатчик 5 выставляется относительно карпу5 са телескопа 1 в требуемое положение и фиксируется, После зтога начинается процесс наведения телескопа 1 на исследуемую звезду

S>. При этом первый и второй выходы зздат10 чика 6 через блок управления и коммутации

7 поцключаются соответственно к входам усилительно-преобразующих блоков 8 и 9, Далее из задатчика 6 выдаются уставки

Ua и UP, которые отрабатываются исполнительными механизмами 10 и 11.

По окончании процесса наведения телескопа 1 первый и второй выходы задатчика

6 отключаются ат входов усилительно-преобразующих блоков 8 и 9, В результате указанных действий иэображение исследуемой звезды S> оказывается в центральной области фокальной плоскости телескопа 1, а иэображение опорной звезды Sz — в поле зрения астрадатчика

5, Затем к входам усилительно-преобразующих блоков 8 и 9 через блок управления и коммутации 7 подключаются соответственно первой и второй выходы астродатчика 5.

Сигналы рассогласования с выходов астро30 датчика 5 поступают в усилительно-преобразующие блоки 8 и 9, где формируются сигналы управления исполнительными механизмами 10 и 11 и через опорно-поворотное устройство 3 телескопа поворотами телескопа

1 осуществляется приведение изображения опорной звезды $ в "нуль" астродатчикз 5.

Далее начинается процесс стабилизации. При этом возмущающие движения космического аппарата вокруг осей Х и Y

40 парируются угловыми поворотами Р и Q телескопа, в результате чего исследуемая звезда удерживается на ега оптической оси в течение всего сеанса работы, При этом работает контур компенсации возмущений положения астродатчика, вызванных угловыми поворотами телескопа, Этот. контур образован датчиками поворота 12 и 13, сумматором 16, блоком умножения 17, блоком компенсации 18, сумматором 19. усилительно-преобразующим блоком 20, исполнительным механизмом 21 и датчиком поворота 22.

Датчики поворота 12, 13 вырабатывают сигналы, пропорциональные соответственно углам поворота (ао+ а) и (P>+P), Эти сигналы характеризуют текущее положение телескопа относительно его исходного (базоаога) положения. В соответствии с их Значениями, на выходе блока компенсации 18 вырабатывается сигнал Ug», пропорциа1679466 нальный кинематическим угловым поворотам p = a РП (Д +, 3) телескопа вокруг оптической оси У1 опорно-поворотного устройства 3. Сигнал Ue< сравнивается в сумматоре 19 с сигналом датчика поворота 22 и через усилительно-преобразующий блок 20 поступает на вход исполнительного механизма 21, который. отрабатывая рассогласование на входе усилительно-преобразующего блока 20, разворачивает астродатчик 5 вокруг третьей оси опорно-поворотного датчика, параллельной оптической оси телескопа на угол, противоположный углу (см. фиг.1). При этом астродатчик 5 оказывается инвариантным к угловым поворотам у, совершаемым телескопом вокруг своей оптической оси в процессе стабилизации, а зто значит, что компенсируется влияние на работу системы кинематических обратных связей, которые структурно охватывают каналы стабилизации, Таким образом, благодаря перемещениям астродатчика 5 относительно корпуса телескопа вокруг его оптической оси в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа, вызванным кинематическими особенностями системы ориентации и стабилизации, повышается точность системы, Так, например, для случая, когда телескоп развернут вокруг внутренней оси опорно-поворотного устройства на угол P = 15О, угловое расстояние между исследуемой и опорной звездами равно 1О, а амплитуда "качки" космического аппарата вокруг поперечной оси Y телескопа составляет М 2 угл,мин, компенсируемая ошибка стабилизации по каждому каналу примерно равна +0,5 угл.с.

Компенсация ошибки стабилизации позволяет ослабить требования по ограничению величины угла Р, в результате чего расширяются функциональные воэможности работы системы, связанные с выбором исследуемых звезд.

Формула изобретения

Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа, содержащая установленное на космическом аппарате двухосное опорно-поворотное устройство телескопа, внутренняя рамка которого кинематически соединена с телескопом, содержащая двухкоординатный астродатчик, задатчик, блок управления и коммутации, два усилительно-преобразующих блока, четыре исполнительных механизма, два датчика поворота, встроенные соответственно по внешней и внутренней осям опорно-поворотного устройства телескопа, установленное на телескопе опорно-поворотное устройство астродзтчика, первая и вторая оси которого в исходном состоянии параллельны соответственно внешней и внутренней асям опорно-поворотного устройства телескопа, а внутренняя рамка кинематически соединена с астродатчиком, первые выходы астродатчика и задатчика соединены через блок управления и коммутации с входом первого усилительно-преобразующего блока, вторые выходы астродатчика и задатчика соединены через блок управления и коммутации с входом второго усилительно-преобразующего

10 сти разворота астродатчика относительно корпуса телескопа, в нее введены блок умножения, два сумматора, блок компенсации перемещения an родатчика относительно телескопа, третий усилительно-преобразующий блок, пятый исполнительный механизм, 30 третий датчик поворота, а опорно-поворотное устройство астрадатчика выполнено трехосным, причем его третья ось является внешней по отношению к двум другим осям и параллельна оптической оси телескопа, выход первого датчика поворота соединен с неинвертирующим входом первого сумма35 тора, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход второго

40 датчика поворота соединен =- вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом блока компенсации перемещения астродатчика относительно корпуса телескопа, соединенного выходом с неинвертирующим входом второго сумматора, выход которого соединен с входом третьего усилительно-преобразующего блока, соединенного выходом с входом пятого исполнительного механизма, выход которого кинематически соединен с третьей осью опорно-поворотного устройства астродатчика, инвертирующий вход второго сумматора соединен с выходом третьего датчика поворота, встроенного па третьей оси опорно-поворотного устройства астродатчика, а инвертирующий вход первого сумматора соединен с первым выходом задатчика. блока, выходы первого и второго усилительнопреобразующих блоков соединены с входами соответствующих исполнительных механизмов, выходы которых кинематически соеди15 нены соответственно с внешней и внутренней осями опорно-поворотного устройства телескопа, третий и четвертый выходы эадатчика соединены соответственно с входами третьего и четвертого исполнительных механизмов, 20 выходы которых кинематически соединены соответственно с первой и второй осями опорно-поворотного устройства астродатчика, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и расширения функци25 ональных воэможностей за счет воэможно1679466

1679466

Составитель Г. Нефедова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

Редактор В. Иванова

Заказ 3214 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101