CN108287942B

CN108287942B - 望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法

Info

Publication number: CN108287942B
Application number: CN201711433221.8A
Authority: CN
Inventors: 陈良洲; 宋永锋; 宋畅; 金磊; 陈有林
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: CN108287942A

Abstract

本发明公开了一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，包括以下步骤：(1)简化子镜模型；(2)确定Whiffletree支撑点数量并对各支撑点的位置进行参数化表示；(3)建立子镜及支撑点的参数化模型，并赋初值，施加约束和载荷进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移；(4)计算节点位移的均方根值RMS；(5)以支撑点的位置参数作为优化变量、以最小的RMS作为优化目标进行优化，得到优化后的Whiffletree支撑点位置。本发明通过对优化方法整体流程步骤、各个关键步骤所使用的参量等进行改进，能够获得合理的支撑点的位置参数，得到满足设计要求的子镜上表面面型精度。

Description

望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法

技术领域

本发明属于天文、机械自动化领域，更具体地，涉及一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法。

背景技术

随着现代天文技术的发展，对望远镜的成像的能力要求越来越高，其口径也越来越大。从望远镜主镜的建造、磨制、运输和成本来看，当望远镜的直径超过8m时，无论从上述哪个方面来说都是非常困难。而当采用拼接镜技术，主镜是由众多子镜组成，只要子镜的刚度足够，主镜的重量及厚度会大幅度减小，大尺寸的磨镜机、镀膜机也不需要，并且为应用高反射膜和复制技术创造了条件。这使得特大口径的望远镜建造变为可能，使其成为现代大型望远镜普遍采用的一个方式。

在大口径望远镜技术中，主镜支撑技术是关键技术之一。由于采用了拼接镜技术，对于之前的对于单个主镜的支撑就转化为了现在的对于多个子镜的支撑。子镜支撑分为轴向支撑和侧向支撑。子镜轴向支撑大都采用Whiffletree的支撑方式。由于镜子自身的重力，对于轴向支撑点位置的设计会直接影响子镜的上表面的面形精度，因此对于轴向支撑点的布置会很大影响最终的成像质量。传统的设计方法是根据质心的位置大致确实支撑点的位置，然后采用插值的方法逐一验证，直到达到理想的面形精度要求，但这种方法费时费力，而且很可能所得到的是局部最小值而不是最优值。而采用基于ISIGHT软件的多学科优化设计的子镜Whiffletree支撑点的优化分析方法可以在整个设计空间上搜索最优值，从而得到大口径望远镜主镜的理想面形精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其中通过对优化方法整体流程步骤、各个关键步骤(如模型简化步骤、静力学分析步骤及优化步骤等)所使用的参量等进行改进，能够获得合理的支撑点的位置参数，得到满足设计要求的子镜上表面面型精度；并且，本发明优选基于ISIGHT软件进行优化，可以在整个设计空间上搜索最优值，从而获得优良的大口径望远镜主镜理想面形精度。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对子镜其上下表面进行简化，得到能够与该子镜的上表面和下表面相对应的平面简化模型；

(2)根据子镜形状及所使用材料的特性，得出该子镜允许的最少支撑点数量；接着，结合Whiffletree结构确定轴向支撑Whiffletree支撑点数量，并得出与该Whiffletree支撑点数量相对应的Whiffletree支撑点位置的参数化表示；所述Whiffletree支撑点数量大于等于所述最少支撑点数量；

(3)根据所述步骤(1)得到的所述简化模型，以及所述步骤(2)得到的所述Whiffletree支撑点位置的参数化表示，建立子镜及支撑点的参数化模型，然后对该参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数赋予满足Whiffletree支撑点分布要求对应的参数范围内的随机初值，接着对该参数化模型进行网格的划分和细化，并施加约束和子镜的载荷，进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移、以及节点位移最大值；

(4)根据所述步骤(3)得到的所述子镜上表面所有节点位移，计算得出节点位移的均方根值RMS；

(5)优化过程：

以所述参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数作为优化变量，以最小的节点位移均方根值RMS作为优化目标，以各个节点的轴向位移均不超过预先设定值作为优化约束条件，利用优化算法对所述优化变量进行优化，得出最小节点位移均方根值RMS的最优值；与该最优值相对应的各个Whiffletree支撑点的位置参数即为得到的优化后Whiffletree支撑点位置；

其中，子镜上表面所有节点位移的计算原理与所述步骤(3)中的所述首次静力学分析的原理相同；节点位移均方根值RMS的计算原理与所述步骤(4)中的计算原理相同。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，所述子镜形状及所使用材料的特性包括子镜外接圆半径、子镜材料的密度、子镜厚度、允许的面形精度的PV值、弹性模量、以及泊松比；

所述步骤(3)中，所述建立子镜及支撑点的参数化模型，是在ANSYS软件下利用APDL语言建立的；所述首次静力学分析是利用该ANSYS软件，将得出的所述子镜上表面所有节点位移作为文本文件输出；该首次静力学分析的所有分析过程则生成LGW文件；

所述步骤(4)是优选利用Visual Studio软件编辑得到EXE的可执行文件，该EXE可执行文件用于对所述子镜上表面所有节点位移进行数据处理，得到所述节点位移的均方根值RMS并输出至ou.txt文件中；

所述步骤(5)优选是利用ISIGHT软件并基于所述步骤(3)中得到的所述LGW文件、以及所述步骤(4)中得到的所述EXE可执行文件，分别得到ISIGHT对ANSYS的集成、以及ISIGHT对EXE文件的集成，并设计出涉及所述优化变量、所述优化目标、以及所述优化约束条件的优化模型，利用该ISIGHT软件内部含有的优化算法对所述优化变量进行优化，从而得出所述最小节点位移均方根值RMS的最优值。

作为本发明的进一步优选，所述ISIGHT对ANSYS的集成具体是通过以下步骤得出的：在所述ISIGHT中，通过Simcode组件将所述LGW文件作为ISIGHT集成ANSYS的输入文件，并建立能够驱动ANSYS软件的文件作为该ISIGHT对ANSYS的集成的执行文件，利用该ISIGHT对ANSYS的集成的输出文件对所述文本文件进行更新即得到更新后的子镜上表面所有节点位移的文本文件；

所述ISIGHT对EXE文件的集成具体是通过所述ISIGHT中的所述Simcode组件，将所述EXE可执行文件本身作为该ISIGHT对EXE文件的集成的执行文件，所述更新后的子镜上表面所有节点位移的文本文件作为ISIGHT集成EXE文件的输入文件，利用该ISIGHT对EXE文件的集成的输出文件对所述ou.txt文件进行更新即得到更新后的节点位移的均方根值RMS的ou.txt文件。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(5)中，所述优化算法为全局模拟退火优化算法；优选的，该优化过程是通过Optimization组件将所述优化变量、所述优化约束条件、所述优化目标、所述优化算法及集成ANSYS和EXE文件的Simcode组件进行整合，完成优化平台的搭建，得到与最优值对应的Whiffletree支撑点位置参数。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中，所述平面简化模型是将所述子镜的上表面简化为上表面中心点处的切平面，所述子镜的下表面简化为下表面中心点处的切平面，从而得到平面简化模型。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，所述Whiffletree支撑点数量为27个，其中，半径值为R10的内侧圆上有3个点，半径值为R20、R30的中间两圆上分别有6个点和12个点，半径值为R40的外侧圆上有6个点；这27个Whiffletree支撑点按对称图形分布，每9个点为一组，三组中任意两组相对称，记任意一组中9个点分别为第一支撑点、第二支撑点、第三支撑点、第四支撑点、第五支撑点、第六支撑点、第七支撑点、第八支撑点、第九支撑点，这9个点的位置参数由半径值R10、R20、R30、R40，以及角度值C20、C30、C40来表示，其中所述第一支撑点对应半径值R10，所述第二支撑点和所述第六支撑点均对应R20、C20，所述第三支撑点和所述第七支撑点均对应R30、C30，所述第四支撑点和所述第九支撑点均对应C40，所述第五支撑点和所述第八支撑点均对应R40；优选的，半径值的单位为毫米，角度值的单位为度；

所述步骤(3)中，所述初值对应满足：R10∈[170mm，210mm]，R20∈[200mm，450mm]，C20∈[10°，50°]，R30∈[350mm，600mm]，C30∈[5°，30°]，C40∈[35°，55°]，R40∈[550mm，710mm]。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(5)中的所述优化变量相应即为所述半径值R10、R20、R30、R40，以及所述角度值C20、C30、C40；

所述预先设定值优选为100nm，所述优化约束条件具体为所述各个节点的轴向位移中的最大值max(Z)<100nm。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(5)中，各个所述优化变量需满足：R10∈[170mm，210mm]，R20∈[200mm，450mm]，C20∈[10°，50°]，R30∈[350mm，600mm]，C30∈[5°，30°]，C40∈[35°，55°]，R40∈[550mm，710mm]。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，所述约束用于限制子镜上表面各点沿空间坐标系中X轴、Y轴、Z轴的自由度，其中，对于位于子镜下表面上的各个Whiffletree支撑点限制Z方向的自由度，对于位于子镜背面中心孔圆柱面上的各个点则限制X方向和Y方向的自由度；所述载荷为重力载荷，该重力载荷对应的重力加速度大小为9.8m/s²，方向沿重力方向。

本发明中望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，结合子镜支撑点的参数化表示和子镜上表面变形位移RMS作为优化目标，可以实现支撑点位置参数的自动化选择，取代传统的费时费力的试选过程，并可获得合理的支撑方案和良好的子镜面型精度。

本发明中的望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法主要包括：子镜模型的简化，并优选在ANYS软件下使用APDL语言进行参数化建模，并基于Whiffletree轴向支撑点数的选取，综合支撑点位置的参数化表示，对自重下子镜上表面变形位移进行ANSYS有限元分析；本发明还优选利用Visual Studio编程生成对ANSYS输出文件数据处理的EXE可执行文件，综合优化模型的建立和优化算法的选取，在ISIGHT软件下实现对ANSYS和EXE可执行文件集成，进行优化平台的搭建。本发明的优化设计方法，以自重下子镜上表面变形位移的均方根值最小为目标，可在支撑位置参数的整个设计空间上搜索最优值，取代了传统的费时费力的试选过程，并可获得合理的支撑方案和较佳的子镜面型精度。

本发明通过对上下表面(尤其是上表面)不规则的子镜进行模型简化，将上下表面均为不规则的二次曲面等效为各表面中心点处的切平面，实现从二次曲面到平面的简化，建立了易参数化建模的模型，便于后续优化步骤。

本发明优选基于ISIGHT软件进行优化，分别利用代表静力学分析原理(即所有分析过程)的LGW文件、以及代表节点位移均方根值RMS计算原理(即所有数据处理过程)的EXE可执行文件，设计特殊的ISIGHT对ANSYS的集成、以及ISIGHT对EXE文件的集成，可实现参数设计的自动化，只需合理设置优化参数的范围，计算机就可以在整个优化参数范围空间内搜取最优值，节省了人力物力，且设计结果更为合理。

本发明优选通过ISIGHT优化软件内部的优化算法来进行迭代优化，只需要设置决定位置变量的初值和范围，即可得到优化后的位置参数；优化过程是由ISIGHT软件内部的优化算法执行的结果，迭代的停止也是由软件自行控制的(ISIGHT软件会对变量进行合理充分的量化选取)。以Whiffletree支撑点为27个为例，本发明利用子镜支撑模型的参数化建模，尤其通过选择半径值R10、R20、R30、R40，以及角度值C20、C30、C40，并设置这些变量对应的取值范围，最终实现了基于ISIGHT的多变量优化设计，从而可实现支撑点位置优化。

附图说明

图1为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法流程图。

图2为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法中的子镜模型的简化过程图。

图3为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法中子镜支撑点位置的参数化表示示意图。

图4为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法中给定支撑点参数初值子镜模型的Whiffletree支撑点分布图。

图5为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法中ANSYS对给定初值的支撑点静力学分析结果图。图中，灰度最深代表-0.455E-03，灰度最浅代表-0.745E-05。

图6为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法中子镜支撑点优化目标的优化过程示意图。

图7为本发明一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法子镜最终优化结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

以下结合图1至图7对本发明作更进一步的说明。

(1)子镜模型的简化过程。对子镜其上下表面进行简化，得到能够与该子镜的上表面和下表面相对应的平面简化模型。结合图2，图2中点1和点2分别为子镜上表面的二次曲面上和子镜中心处切平面一点，曲面上点1沿轴向的位移可由点2的轴向位移来反映，从而将分析子镜二次曲面上的变形位移等效为分析子镜曲面中心点处切平面的变形位移。下表面则可以只考虑支撑点。最终，实现了子镜上下表面从二次曲面到平面的简化。

(2)支撑点数的确定及针对一种支撑点位置布局进行Whiffletree支撑点位置的参数化表示。根据子镜外接圆半径0.72m，子镜材料的密度2530kg/m³，子镜厚度45mm，允许的面形精度的PV(为300nm)值，弹性模量9.03E10，泊松比0.3，将上述参数代入最少支撑点判定准则，可得支撑点数为23.5个，由于Whiffletree结构特点，轴向支撑点一般为9、18、27、36、54点来布局。所以选择的轴向支撑点数为27点。当然，也可以采用36、54等大于27的情况，只是相应的成本也会增加。

由于27个支撑点的一种布局为对称图形，结合图3，针对给出的布局方案，支撑点的位置描述如下：图3中有9个支撑点，这9个点组成了一个Whiffletree结构，将这9个点沿图示箭头所指的两条线(即二维极坐标系下θ＝30°、θ＝150°对应的两条线)对称过去，得到27点的Whiffletree结构。在这9个点中，记点1位于以R10为半径的最内侧圆上，点2与其关于纵轴的对称点6位于半径为R20的圆上，点3点4与其关于纵轴的对称的点7、9位于半径为R30的圆上，点5与其关于纵轴的对称点8位于半径为R40的圆上。由对称关系可知，只需知道点1、2、3、4和点5的具体位置就可知道27个支撑点位置。其中，点1可以由参数R10来确定，点2由参数R20和C20确定，点3由参数R30和C30确定，点4由参数C40确定，点5由参数R40确定。在用参数确定了各点之后，给定初值，就可以建立其支撑模型。该初值可以是在变量的限定范围内的任意值，当然也可以预先设定。

(3)给定支撑点位置初值，在ANSYS下利用APDL语言建立子镜及支撑点的参数化模型，进行静力学分析。支撑点参数的初值R10＝175m，R20＝350mm，C20＝20°，C30＝25°，C40＝35°，R30＝520mm，R40＝600mm，结合子镜模型简化后参数，建立的模型如图4所示。

静力学分析过程：在ANSYS下设置子镜的材料密度、泊松比、弹性模量；考虑要提取子镜上表面所有节点的变形位移，为了获得更多的节点，对子镜上表面进行网格的细化。子镜下方支撑点会有应力集中，对子镜下方的27个支撑点处也进行网格的细化处理；选用Solid186高阶3维固体结构单元为有限元计算单元，网格划分采用自由网格，尺寸大小16mm，得到的模型共有121 217个单元，189 318个节点；约束之一施加在子镜下方的27个支撑点处，限制Z方向的自由度，另一约束施加在子镜背面的中心孔的圆柱面上，限制X、Y方向的自由度(X轴、Y轴和Z轴共同构成笛卡尔空间坐标系，除了要求Z轴的正方向与重力加速度的方向相反外，X轴、Y轴只需满足右手定则即可)；载荷的施加为沿轴向(Z轴负方向)的重力加速度，大小为9.8m/s²。结合图5，得出上表面的变形位移以及应力结果。由变形位移图和等效应力可知最大变形位移为109.00nm，最大应力为0.17Mpa，上表面变形位移的均方根值90.70nm。最大应力小于材料的屈服强度，最大变形位移需要后续的优化和改进。静力学分析后将子镜上表面所有节点位移输出至文本文件，并将所有分析过程生成LGW文件。

(4)利用Visual Studio编程对(3)中ANSYS输出的节点位移文件进行数据处理并生成EXE的可执行文件。执行该EXE文件后将节点位移的RMS(均方根值)输出至ou.txt文件中。

(5)利用ISIGHT对ANSYS和EXE进行集成，设计出优化模型。包括优化优化变量、优化目标、以及优化约束条件。运用ISIGHT内部含有的优化算法对优化参数进行优化，搜索出整个设计空间上最优值。

具体是：利用ISIGHT对ANSYS进行集成：在ISIGHT中，通过Simcode组件将步骤(3)生成的LGW文件为作为ISIGHT集成ANSYS的输入文件，建立驱动ANSYS软件的qudong_ansys.bat文件作为ISIGHT对ANSYS集成的执行文件，节点位移的文本文件作为ISIGHT集成ANSYS的输出文件；利用ISIGHT对EXE文件进行集成：通过Simcode组件将EXE文件本身作为ISIGHT集成EXE的执行文件，步骤(3)中节点位移文件作为ISIGHT集成EXE的输入文件，步骤(4)中ou.txt文件作为ISIGHT集成EXE的输出文件。

优化模型优化参数为决定支撑点位置的半径值R10、R20、R30、R40，角度值C10、C20、C30，约束条件节点轴向位移max(Z)<100nm(100nm是预先设定值，当然根据实际需求该预先设定值其具体取值可以灵活选择)，优化目标为min RMS(自重下子镜上表面节点位移变形均方根值)。优化变量的范围为：R10∈[170mm，210mm]，R20∈[200mm，450mm]，C20∈[10degree，50degree]，R30∈[350mm，600mm]，C30∈[5degree，30degree]，C40∈[35degree，55degree]，R40∈[550mm，710mm]。

其中，R10为支撑点1的位置参数，R20、C20为支撑点2、6的位置参数，R30，C30为支撑点3、7的位置参数，C40为支撑点4、9的位置参数，R40为支撑点5、8的位置参数。

优化参数选择的优化算法为全局模拟退火优化算法，通过Optimization组件将优化变量，约束条件，优化目标，优化算法及集成ANSYS和EXE的Simcode组件进行整合，完成优化平台的搭建。通过对ISIGHT对该优化平台进行执行，通过多次的迭代得到优化结果。

结合图6，对目标的优化过程以散点图的形式表示出来。图中，横坐标代表的是迭代的次数，纵坐标为子镜上表面节点位移的均方根值。取纵坐标的最小值以为优化的最终结果。由图6可知，通过优化，子重下子镜上表面的变形位移的均方根根植为RMS＝34.2nm。结合图7，支撑点位置参数的最优位置为：R10＝172mm，R20＝314mm，C20＝34°，R30＝350mm，C30＝11°，C40＝50°，R30＝517mm，R40＝606mm。由图7可知点的分布均匀，与初值相比，得到了大幅度的改进。

本实施方式所述的优化方法避免了手工试算，实现了参数设计的自动化，只需合理设置优化参数的范围，计算机就可以在整个优化参数范围空间内搜取最优值，节省了人力物力，且设计结果更为合理。

在上述实施例中，步骤(2)所使用的最少支撑点判定准则，可参考现有技术，如【1】傅家.TMT三镜被动支撑技术研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),2012.【2】王富国,杨飞,张景旭.TMT三镜被动支撑系统的概念设计[J].红外与激光工程,2013,42(05):1269-1274.等。本发明中优选采用的全局模拟退火优化算法，可参考现有技术，如【1】傅家.TMT三镜被动支撑技术研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),2012.【2】项宝卫.结构优化中的模拟退火算法研究和应用[D].大连理工大学,2004.等；当然，本发明也可采用其他现有算法，如序列二次规划法(NLPQL)、序列线性规划法(SLP)等，但全局模拟退火优化算法处理结果更优。

可见，本发明优化方法可得到优化的支撑点位置布局。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对子镜其上下表面进行简化，得到能够与该子镜的上表面和下表面相对应的平面简化模型；所述子镜的上下表面均为二次曲面，所述平面简化模型是将所述子镜的上表面简化为上表面中心点处的切平面，所述子镜的下表面简化为下表面中心点处的切平面，从而得到平面简化模型；

（2）根据子镜形状及所使用材料的特性，得出该子镜允许的最少支撑点数量；接着，结合Whiffletree结构确定轴向支撑Whiffletree支撑点数量，并得出与该Whiffletree支撑点数量相对应的Whiffletree支撑点位置的参数化表示；所述Whiffletree支撑点数量大于等于所述最少支撑点数量；

（3）根据所述步骤（1）得到的所述简化模型，以及所述步骤（2）得到的所述Whiffletree支撑点位置的参数化表示，建立子镜及支撑点的参数化模型，然后对该参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数赋予满足Whiffletree支撑点分布要求对应的参数范围内的随机初值，接着对该参数化模型进行网格的划分和细化，并施加约束和子镜的载荷，进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移、以及节点位移最大值；

（4）根据所述步骤（3）得到的所述子镜上表面所有节点位移，计算得出节点位移的均方根值RMS；

（5）优化过程：

其中，子镜上表面所有节点位移的计算原理与所述步骤（3）中的所述首次静力学分析的原理相同；节点位移均方根值RMS的计算原理与所述步骤（4）中的计算原理相同。

2.如权利要求1所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述子镜形状及所使用材料的特性包括子镜外接圆半径、子镜材料的密度、子镜厚度、允许的面形精度的PV值、弹性模量、以及泊松比；

所述步骤（3）中，所述建立子镜及支撑点的参数化模型，是在ANSYS软件下利用APDL语言建立的；所述首次静力学分析是利用该ANSYS软件，将得出的所述子镜上表面所有节点位移作为文本文件输出；该首次静力学分析的所有分析过程则生成LGW文件；

所述步骤（4）是利用Visual Studio软件编辑得到EXE的可执行文件，该EXE可执行文件用于对所述子镜上表面所有节点位移进行数据处理，得到所述节点位移的均方根值RMS并输出至ou.txt文件中；

所述步骤（5）是利用ISIGHT软件并基于所述步骤（3）中得到的所述LGW文件、以及所述步骤（4）中得到的所述EXE可执行文件，分别得到ISIGHT对ANSYS的集成、以及ISIGHT对EXE文件的集成，并设计出涉及所述优化变量、所述优化目标、以及所述优化约束条件的优化模型，利用该ISIGHT软件内部含有的优化算法对所述优化变量进行优化，从而得出所述最小节点位移均方根值RMS的最优值。

3.如权利要求2所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述ISIGHT对ANSYS的集成具体是通过以下步骤得出的：在所述ISIGHT中，通过Simcode组件将所述LGW文件作为ISIGHT集成ANSYS的输入文件，并建立能够驱动ANSYS软件的文件作为该ISIGHT对ANSYS的集成的执行文件，利用该ISIGHT对ANSYS的集成的输出文件对所述文本文件进行更新即得到更新后的子镜上表面所有节点位移的文本文件；

4. 如权利要求3所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述优化算法为全局模拟退火优化算法；该优化过程是通过Optimization组件将所述优化变量、所述优化约束条件、所述优化目标、所述优化算法及集成ANSYS和 EXE文件的Simcode组件进行整合，完成优化平台的搭建，得到与最优值对应的Whiffletree支撑点位置参数。

5.如权利要求1所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述Whiffletree支撑点数量为27个，其中，半径值为R10的内侧圆上有3个点，半径值为R20、R30的中间两圆上分别有6个点和12个点，半径值为R40的外侧圆上有6个点；这27个Whiffletree支撑点按对称图形分布，每9个点为一组，三组中任意两组相对称，记任意一组中9个点分别为第一支撑点、第二支撑点、第三支撑点、第四支撑点、第五支撑点、第六支撑点、第七支撑点、第八支撑点、第九支撑点，这9个点的位置参数由半径值R10、R20、R30、R40，以及角度值C20、C30、C40来表示，其中所述第一支撑点对应半径值R10，所述第二支撑点和所述第六支撑点均对应R20、C20，所述第三支撑点和所述第七支撑点均对应R30、C30，所述第四支撑点和所述第九支撑点均对应C40，所述第五支撑点和所述第八支撑点均对应R40；半径值的单位为毫米，角度值的单位为度；

所述步骤（3）中，所述初值对应满足：R10∈[170mm，210mm] ，R20∈[200mm，450mm]，C20∈[10 °，50 °]，R30∈[350mm，600mm]，C30∈[5 °，30 °]，C40∈[35 °，55 °]，R40∈[550mm，710mm]。

6. 如权利要求5所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（5）中的所述优化变量相应即为所述半径值R10、R20、R30、R40，以及所述角度值C20、C30 、C40；

所述预先设定值为100nm，所述优化约束条件具体为所述各个节点的轴向位移中的最大值max（Z）<100nm。

7. 如权利要求6所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（5）中，各个所述优化变量需满足：R10∈[170mm，210mm] ，R20∈[200mm，450mm]，C20∈[10 °，50 °]，R30∈[350mm，600mm]，C30∈[5 °，30 °]，C40∈[35 °，55 °]，R40∈[550mm，710mm]。

8.如权利要求1所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述约束用于限制子镜上表面各点沿空间坐标系中X轴、Y轴、Z轴的自由度，其中，对于位于子镜下表面上的各个Whiffletree支撑点限制Z方向的自由度，对于位于子镜背面中心孔圆柱面上的各个点则限制X方向和Y方向的自由度；所述载荷为重力载荷，该重力载荷对应的重力加速度大小为9.8m/s²，方向沿重力方向。