Система управления телескопом

 

Союз Советскин

Соцнапнстнческнн

Ресяубпнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1 924671 (61) Дополнительное к авт. свиа-ву(22}Заявлено 06.03. 79 (2! ) 2733722/}8-24 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 30.04. 82 ° Бюллетень Фю 16

Лата опубликования описании 30.04.82 (sl)M. Кд.

05 В 1 5/02

Государственными комитет

СССР не делам изобретений н открытий (53) УДК 62-50 (088.8}

В. В. Демидов, Е. M. Неплохов и Ю. Б. Вварцман (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕСКОПОИ

Изобретение относится к астроприборостроению и может найти примене we при управлении оптическими астрономическими телескопами.

Известна система содержащая yct

5 тановленную на телескопе выносную трубу гида с фотоэлектрическим анализатором. Эта система позволяет при управлении телескопом компенсировать дифференциальные гнутия меж- 1а ду основной и вспомогательной трубами телескопа 1).

Недостатком указанной системы является наличие ошибок из-за диф15 ференциальной рефракции при управлении положением телескопа от фотоэлект рического анализатора и ошибок от дифференциальных гнутий, которые не могут быть полностью скомпенсированы.

Известна также система, содержащая фотоэлектрический анализатор, установленный на светоприемном приборе для научных исследований (напри" мер, спектрографе} и работающий по свету исследуемой звезды (21.

Указанная система неприемлема в случае применения приборов для научных исследований, у которых весь свет исследуемой звезды направляется на светоприемник прибора (электрофотометр, спектрофотометр и т.п.}°.

В такой системе, следовательно гид- рирование по исследуемой звезде не" возможно.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической су цности является система управления телескопом, содержащая устройство управления дви" жением купола, пороговое устройство и блок программного управления, первый вход которого соединен с.выходом фотоэлектрического анализатора, второй вход с выходом преобразователя угол - код, первый выход с входом привода кареток, кинематически связанного с каретками и преобразователем угол -. код, второй выход с первым

Входом блока управления светопр!,емник(".м) т!)ОтГГй! Вход с пеГ)вым входом при" вода тепескопа, кинематически связанного с телескопом, на котором устаГ!Овг!ены светоприемник и каретки,. IIB каi2ет I(ах уста нО Вле ны Опт!! ч ес I<и с Г2я занные зонд и фотоэ22ектрически! ана лизатор Г .31.

lP j1QcTaTI

)2li2TcFI невысокая точность I kljgiipoBc3 =. !!2 ил Вследствие Tol О, что из за Отсут ст вия непрерывного гидирова ния i на отрабатываются бь)строменяющиеся ошибки «о взаимном положении телескопа и изображение звезды на светоприемниг !5 ке, точность отработки поправок в положении телескопа ограничена точностью преобразователей угол - код, установленных на осях телескопа, которая у современных телескопов не 3В превышает 0,2-0,5, невысокая точность наведения телескопа на исследуемый объект, так как при работе с приборами типа фотометра и спектрофотометра невозможен режим непрерывного скани- 25 рования по двум звездам, из которых одна является исследуемой, невысокая точность наведения и гидирования из-за наличия дифференциальной реф.ракции, невысокая точность регистра- 30 ции светового потока электрическим светоприемником иэ-за- электрических помех во время движения купола, Цель изобретения - повышение точности системы. 35

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены блок анализа выполнения операций, таймер, блок анализа приоритета, сумматор и блок определения Вегичины дифференциальной рефракции,, первь!й вход которого соединен с первым входом системы, второй вход с вторым входом системы и первым входом сумматора, третий вход с третьим входом системы и вторым входом. привода телескопа, первый выход с вторым входом сумматора, а .Второй вь!ход с первым входом блока анализа приоритета, второй вход которого соедине)1 с выходом таймера, третий вход с вторым входом блока управления светоприемником и выходом блока анализа выполнения операций, четвертый вход с вторым выходом блока программного управления, гГятый 55 вход с выходом порогового устройства,. первый выход через устройство управления движением купола с входом пороГ-ового устройства, а второй выход с входом тайкера и третьим входОм блока программного управления, четВертый вход которого соединен с Bbl» ходом сумматора, первь!й вход блока анализа выполнения операций соединен с Вторым Выходом бл<)ка управления сгз"., ò Оприемни ком а втОрои ВхОд с Вы хОдом светОГ2ри емли ка, На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 - конструкция трубы телескопа.

В блок-схему системы входят телескоп, светоприемник 2, каретки 3, зонд Г!, привод 5, преобразователь 6 угол - код„ привод 7, блок 8 программного управления, сумматор 9, блок 10 анализа приоритета, блок 11 управления светоприемником, блок 12 анализа Выполнения операций, фотоэлектрический анализатор 13, блок 14 определения Величины дифференциальной рефракции, таймер 15, устройство

16 управления движением купола, пороговое устройство 17, первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 входы блока 8 программного управления, первый 22, второй 23 и третий 24 выходы блока 8 программного управления, первь!й 25, второй 26, третий 27, четвертый 28 и пятый 29 входы блока l0 анализа приоритета, вход 30 устройства 16 управления движением купола, гидировочная звезда 31, плоскопараллельные пластины 3? и 33, исследуемая звезда 34, светоприемный прибор 35 для научны" исследований (например, светофотометр!, сумматор 36, элемент 2И-?ИЛИ 37, командный блок

38, регистр 39, элементы И 40 и 41, конструкция трубы 42 те.пескопа, г22авное зеркало 43 телескопа, первый 44, второй 45 и третий 46 входы системы, где S - величина текущего звездного времени, b. х, ьу — координаты гидировочной звезды относительно исследуемой, приведенные к фокальной плоскости фотоэлектрического анализатора 13 таким образом, что направление ьх совпадает с направлением оси телескопа, а у — с направлением оси д телескопа; g и SLI - координаты прямого восхождения и склонения исследуемой звезды 34.

Блок 14 определения величины дифференциальной рефракции рассчитывает величину дифференциал ьной рефра к" ции как разность величин рефракций

924671

5 исследуемой 34 и гидировочно-3 i 33 звезд. Величина рефракции зависит от координат t и Д указанных звезд, Координата t исследуемой звезды

34.рассчитывается по формуле

tö= - и ю а координата t гидировочной звезды 31

k-дх

t =- S- (ы„+ )

cos 8

3О где k - -константа.

Координата 8 гидировочной звезды 31 рассчитывается по формуле

8g 3ц + )сду.

Величина дифференциальной рефракции формируется на первом выходе блока 14, связанном с входом сумматора 9, на втором выходе вырабатывается импульсный сигнал при изменении величины Дифференциальной рефракции на заданную величину по сравне нию с величиной дифференциальной рефракции в момент выдачи предыдущего сигнала.

Устройство 16 управления движением купола при поступлении на его вход сигнала "0" осуществляет синхронизацию положения купола с положением телескопа 3 таким образом, чтобы центр щели купола совпадал с положением трубы телескопа 1. При поступлении на его вход сигнала "1" синхронизация купола не производится, причем на выходе устройства 16 формиру35 ется код, пропорциональныи величине рассогласования между положением купола и телескопа 1.

Светоприемный прибор 35 для научных исследований работает по свету

40 исследуемой звезды 34. Входящий в него блок 12 анализа выполнения операции осуществляет анализ операций по критериям, связанным с работой всей системы, на его выходе в кодиро45 .ванном виде формируется следующая, информация„

Светоприемный прибор 35 для науч;ных исследований выполняет операции, не требующие в текущий момент времени поступления на светоприемник 2

50 света исследуемой звезды 34 (напри" мер, перемещение дифракционной решетки, установка диафрагм, фильтров и т.п.), далее эти операции называются вспомогательными, во время их выполнения на выходе блока 12 анализа выполнения операций формируется двоичный код 10000.

Включена экспозиция, причем тре" бования, предъявляемые экспозицией могут быть следующие: повышенная точность слежения за исследуемым объектом (при этом формируется код

01100 на выходе блока 12), недопус" тимость прерывания экспозиции (код

01010), отсутствие электрических помех от движения купола башни телескопа 1 (код 0100!}.

Прибор 35 не работает (код 00000).

Блок 10 анализа приоритета фор" мирует на своих выходах команды в зависимости от приоритетности сигна" лов, поступающих на его входы.

Система управления телескопом работает следующим образом.

Система начинает работу после осуществления грубой установки телескопа 1 на исследуемую звезду 34, во время которой прибор 35 не работает, и по коду 00000 на выходе блока 12 блок 30 анализа приоритета формирует на входе 20 блока 8 сигнал "Сброс", по которому командный блок 38 обнуляет регистр 39.

Система начинает работать с выполнения прибором 35 вспомогательных операций, при которых на выходе блока 12 формируется код l0000, поступаюц ий на вход 27 блока l0, который независимо от поступивших на другие входы сигналов устанавливает на выходе, связанном с устройством 16, сигнал "О", по которому устройство 16 производит синхронизацию положения купола с положением телескопа 1, и на выходе блока 10, связанном с входом 20 блока 8, устанавливает сигнал

"Включить режим программного управления".

Режим программного у равления предназначен для коррекции положения телескопа 1 и зонда 4 и обеспечивает точное наведение телескопа 1 на исследуемую звезду 34 и зонда 4 на гидировочную звезду 33. Режим программного управления включает в себя три последовательно производимые операции.

Операция установки зонда 4 в положение х = О; у = О. По сигналу на входе 20 блока 8 программного управления командный блок 38 подает на вход элемента И 40 сигнал "О", закрывая тем самым его„ При этом управление кареток приводом 5 (переме" щающим каретки 3) производится по

92467

Во время экспозиции с выходов командного блока 38 поступают сигналы

"1" на элементы И 40 и 41 и сигнал

"О" на вход элемента 2И-2ИЛИ 37. При этом положение телескопа 1 корректируется по сигналам фотоэлектрического анализатора 13, которые проходят через элемент I) 41 и управляют приводом 7 телескопа. сигналам рассогласования между кодом х = 0; у =- О, поступающим с выхода элемента И 40, и кодом с преобразователя 6 угол - код I c выхода регистра 39 поступает также код О).

Это рассогласование вырабатывается сумматором 36 и проходит через эле." мент 2И-2ИЛИ 37, открытый сигнал "0", поступающим с выхода командного бло" ка 38, Оканчивается эта операция пе- 10 ремещением зонда 4 в положение х = О;

y = О, обозначенное пунктиром на фиг, 1 и 2.

Операция корректировки положения телескопа 1 включается командным 15 блоком 38 при наличии кодов, равных О, поступающих на вход командного бло" ка 38 с выхода элемента 2И-2ИЛИ 37 по окончании первой операции. Свет от исследуемой звезды 34 через плас- ю ко-параллельные пластины 32 и 33 попадает на фотоэлектрический анализатор 13, на выходе которого формируютcR сигналы, пропорциональные отклоне" нию изображения исследуемой звезды 34 25 от оптической оси телескопа. Эти сигналы, проходя через элемент И 4l, открытый по сигналу "1" командного бло- ка 38, управляют приводом телескопа

7, перемещая телескоп 1 в положение, зр при котором изображение звезды 34 будет находиться точно на оптической оси телескопа 1. Эти движения накладываются на отработку приводом телескопа 7 суточного вращения Земли, происходящую по текущему звездному времени S, поступающему на третий вход 46 .системы.

Операция установки кареток 3 на гидировочную звезду 31 включается по завершении второй операции, когда на выходе фотоэлектрического анализатора 13 сигналы рассогласования, поступающие на вход командного блока 38, станут равны О. При этом блок

38 путем установки соответствующих сигналов на своих выходах закрывает элемент И 41, открывает элемент И

40 и открывает элемент 2И-2ИЛИ 37 для прохождения кода с выхода сумма" тора 36. Сумматор 9, суммируя значения Ь х и Ьу, поступающие на второй вход 45 системы, со значениями величины дифференциальной рефракции, поступающими с блока 14, формирует Ьх ; ы ,5 у расчетные значения удаления изоб. ражения гидировочной звезды 31 от оптической оси телескопа 1, измерен"

1 8 ,ные в фокальной плоскости фотоэлектрического анализатора 13. Коды, про" порциональные этим значениям, проходя через элемент И 40, сумматор 36, элемент 2И-2ИЛИ 37, отрабатываются приводом g кареток, и аналогично первой операции зонд 1t перемещается в положение х = Ьх ; у = бу, обозначенное на фиг. и 2 сплошными линиями. В этом положении свет от гиди- ровочной звезды 31 попадает через. плоско"параллельные пластины 32 и 33 на фотоэлектрический анализатор 13.

По окончании отработки приводами 5 кареток величин Ь х ; Ь у на выходе элемента 2И-2ИЛИ 37 формируется код

О, по которому блок 38 подает на. вход элемента 2И-2И.ПИ 37 сигнал. "1", обеспечивающий прохождение через него только кода с выхода фотоэлектрического анализатора 13, Этим реализуется коррекция положения зонад 4 по изображению звезды 31, Третья операция заканчивается тем, что зонд 4 устанавливается так, что изображение звезды 31 находится на центре фотоэле ктри че ско го а нализатора13 причем 8 х и Ду - величины, на которые скорректировалось положение зонда 4, запоминаются в регистре ,39 по сигналу с выхода блока 38, свя занного с входом регистра 39.

В,течение режима программного уп" равления на выходе 23 блока 8 формируется сигнал "1", который, поступая на вход блока 11, разрешает выполнение прибором 35 только вспомогательных операций. По окончании режима программного управления по сигналу О" на выходе 23 блока 8 блок 11 управления светоприемником включает экспозицию подачей соответствующих команд на светоприемник 2, на который поступает свет от звезды 34, и блок

l2 формирующий на своем выходе в закодированном виде требования, предьявляемые экспозицией к системе управления телескопом.

9 9246

С изменением во времени положения телескопа 1 вследствие изменения ве личины дифференциальной рефракции изменяется взаимное положение изображения гидировочной 31 и исследуемой

34 звезд в фокальной плоскости телескопа 1. Для компенсации этого изменения каретки 3 непрерывно перемещают зонд 4 на величину дифференциальной рефракции, поступающую с выхода 1о блока 14. При этом сигналы, управляющие приводом 5 кареток, проходят через элемент 2И-2ИЛИ 37 с выхода сумматора 36, который формирует их как разность между суммой Ь х; О х по х и у ; $ у по у и величиной фактического положения кареток 3.

Блок 10 анализа приоритета после окончания режима программного управления, определяемого поступлением 2О сигнала "0" на его вход 28, в соот. ветствии с заданной IlpHopvTeTHocTblo входных сигналов вырабатывает команды на работу устройства 16 управления движением купола и включение вновь режима программного управления. Если нет возможности удовлетворить всем инструкциям, поступившим на входы блока гО, то он выбирает предпочтительное требование и регистрирует возникшее противоречие в требованиях, например на печатающем устройстве, с целью учета его при последующей обработке полученных прибором 35 результатов„ 35

Рассмотрим возможные варианты работы.

На вход 27 блока 10 анализа приоритета с выхода блока 12 анализа выполнения операций во время экспозиции поступает код 01100. В этом случае на выходе блока 10, связанном с устройством 16, непрерывно присутствует сигнал "0", при этом непрерывно осуществляется синхронизация дви жения купола с движением телескопа 1.

1О

Предлагаемая система за счет нали" чия коррекции положения телескопа 1 и кареток 3 с фотоэлектрическим анализатором 13, а также компенсации ве" личины дифференциальной рефракции позволяет обеспечить точность наведения телескопа на исследуемую звезду 34 Не хуже "1" при наличии непрерывного ав" томатического гидирования во время

Начавшаяся экспозиция прерывается включением режима программного управления, задаваемого соответствующей командой на выходе блока 10, связанном с входом 20 блока 8, тем самым обеспечивается коррекция положения телескопа 1 и зонда 4 с последующим продолжением начатой экспозиции.

Блок 10 анализа приоритета задает режим программного управления, если на его вход 26 с выхода таймера 15 поступает сигнал о том, что с момента последнего запуска режима программного управления прошло отсчитываемое таймером заданное время, это уменьшает вероятность возникновения ошибок в положении телескопа 1 вследствие потери гидировочной звезды 31; на его вход 25 поступает подряд два сигнала с выхода блока 14, между поотуплениями которых не включался режим программного управления, это обеспечивает уточнение по звездам величины дифференциальной рефракции, отработанной зондом 4.

На вход 27 блока 10 анализа приоритета поступает с выхода блока 12 анализа выполнения операций код 01001 или одновременно коды 01100 и 01001.

В этом случае во время экспозиции по сигналу "1" на выходе блока 10, .связанном с устройством 16, синхронизация движения купола с движением телескопа 1 не производится, величина рассогласования между положением купола и телескопа 1 с выхода устрой ства 16 поступает на пороговое устрой" ство 17, где она сравнивается с величиной, определяющей максимально допустимое рассогласование, по достижении которого на вход 29 блока анали" за приоритета поступает сигнал, который, как и сигналы на входах 25 и 26 в первом варианте работы, вызывает прерывание начатой экспозиции с включением программного режима работы, в течение которого куполом отрабаты" вается накопившееся. рассогласование. . На вход 27 блока 10 анализа приоритета поступает код 01001. В этом случае поступление сигналов на входы

25, 26 и 29 блока 10 не вызывает прерывание экспозиции, но возникшее несоответствие требований регистрируется.

Если на вход 29 блока 10 анализа при" оритета поступил сигнал, то купол отрабатывает рассогласование по сигналу

"0" на выходе блока 10 связанном с устройством 16, одновременно с продолжением экспозиции, это противоречие также регистрируется.

11 92467 экспозиции, что в 10 раз превышает точность лучших известных систем уп" равления телескопом, имеющих непрерывное автоматическое гидирование.

За счет исключения помех от электрических цепей купола на светоприемник точность системы увеличивается дополнительно приблизительно вдвое. Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 552592, кл. G 05 D 1./00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 1 681418, кл. G 05 B 15/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

М 510691) кл. Б 05 В 15/02, 1974

{прототип).

Система управления телескопом, содержащая устройство управления движением купола, пороговое устройство и блок программного управления, первый вход которого соединен с выходом фотоэлектрического анализатора,.второй вход с выходом преобразователя уголкод, первый выход с входом привода каре- щ ток, кинематически связанного с каретками и преобразователем угол - код, второй выход с первым входом блока управления светоприемником, третий вход с первым входом привода телескопа, у5 кинематически связанного с телескопом, на котором установлены светоприемник и каретки, на каретках установлены оптически связанные зонд и фетоэлектрический анализатор, о т - зО л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в ней установлены блок анализа выполнения операций, таймер, блок анализа приоритета, сумматор и бл к определе- з ния величины дифференциальной рефрак1 12 ции, первый вход которого соединен с первым входом системы, второй вход с вторым входом системы и первым входом сумматора, третий вход с третьим входом системы и вторым входом привода телескопа, первый выход с вторым входом . сумматора, а второй выход с первым входом блока анализа приоритета, второй вход которого соединен с выходом таймера, третий вход

;с вторым входом блока управления све топриемником и выходом блока анализа ,выполнения операций, четвертый с вто рым выходом блока программного управ ления, пятый вход с выходом порогового устройства, первый выход через устройство управления движением купола с входом порогового устройства, а второй выход с входом таймера и третьим входом блока программного уп" равления, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход блока анализа выполнения операций соединен с вторым выходом блока управления светоприемником, а второй вход с выходом светоприемника.

924671

Составитель Г. Нефедова

Редактор С. Крупенина Техред А. Ач Корректор М. Пожо

Заказ 2817/65 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,