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1. Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Teleskopsystem, das eine Deformation
einer Sockeleinheit und einer Hauptreflektoreinheit durch Windkräfte korrigiert,
um eine Richtgenauigkeit der Sockeleinheit und der Hauptreflektoreinheit
zu verbessern.
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Im
Gebiet der Radioastronomie bestand in den letzten Jahren ein wachsendes
Bedürfnis
nach der Beobachtung von Submillimeterwellen, die Radiowellen von
höherer
Frequenz als Millimeterwellen sind.
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In
der Durchführung
radioastronomischer Beobachtungen bei hohen Frequenzen ist eine
höhere
Genauigkeit für
eine Oberfläche
eines Hauptreflektors (eines Reflektorspiegels) einer Antenne und der
Richt- und Zielverfolgungsstrahlen erforderlich. Andererseits wird,
um die Observationseffizienz zu verbessern, eine Strahleröffnung der
Antenne vergrößert, und
es wird gewünscht,
dass eine Beobachtung bei allen Arten von Wetter tagsüber und
in der Nacht durchgeführt
werden kann.
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Wenn
die Strahleröffnung
vergrößert wird, wächst die
Eigengewichts-Deformation an und zudem wachsen die thermische Deformation
durch Sonnenstrahlung und die Deformation durch den Winddruck an.
Um den Forderungen nach einer solch hohen Richt- und Zielverfolgungsgenauigkeit
zu genügen,
ist es notwendig, den Richtfehler eines Hauptreflektors eines Teleskopsystems
in Echtzeit zu messen und den Richtfehler zu korrigieren. Als den
Richtfehler des Teleskopsystems beeinflussende Faktoren kommen die
Deformation eines strukturellen Teils (einer Sockeleinheit), welcher
den Hauptreflektor trägt, und
eine elastische Deformation des Hauptreflektors selbst in Betracht.
Die Deformation durch den Winddruck ist der Hauptgrund für derartige
Deformationen.
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Üblicherweise
werden Winkelinformationen von beiden Achsen, eines Azimuts (AZ)
und einer Elevation (EL), eines solchen großen Teleskopsystems von einem
Geber detektiert und einer Rückkopplungs-Regelung
unterworfen. Daher sieht es, selbst wenn eine Windkraft auf das
Teleskopsystem einwirkt, aus, als ob AZ und EL des Teleskopsystems entsprechend
einem vorgegebenen Wert gesteuert werden können. In Wirklichkeit ist jedoch
der Sockel, auf den die Windkraft wirkt, deformiert. Daher ist die Elevationsachse
bezüglich
einer Referenzachse geneigt oder in eine Torsionsposition verschoben.
In dem herkömmlichen
großen
Teleskopsystem wird die Deformation des Sockels oder dergleichen
nicht berücksichtigt
und beeinflusst im Umkehrschluss die Richtgenauigkeit. Daher ist
die Deformation einer der Gründe,
die es unmöglich
machen, eine vorgegebene oder höhere
Richtgenauigkeit zu erreichen.
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Bisher
wurde als ein Mechanismus, der mit diesem Problem umgehen soll,
ein Antennenwickeldetektor vorgeschlagen, der einen Antennenrichtfehler
durch eine elastische Deformation detektieren kann (siehe JP-A-03-3402).
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9 ist
ein Diagramm eines Mechanismus eines herkömmlichen Teleskopsystems, das
einen Antennenrichtfehler detektieren kann, wie in der JP-A-03-3402
beschrieben. In 9 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Hauptreflexionsspiegel; 2 eine Sockeleinheit; 29 einen
AZ-Winkel-Detektor für eine Antenne; 30 einen
EL-Winkel-Detektor für
die Antenne; 31 den gleichen EL-Winkel-Detektor wie der
EL-Winkel-Detektor 30 oder eine Montageeinheit, die das
gleiche Gehäuse
hat wie dasjenige für den
EL-Winkel-Detektor 30.
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Das
Bezugszeichen 32 bezeichnet zwei Strahlgeneratoren, die
auf dem AZ-Winkel-Detektor 29 montiert sind, der an der
Sockeleinheit 2 befestigt ist. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet
Lichtpositionsdetektoren für
eine AZ-Achse, mit welchen der EL-Winkel-Detektor oder die Montageeinheit 31 versehen
sind. Strahlen werden von den Strahlengeneratoren 32 auf
die Lichtpositionsdetektoren für
eine AZ-Achse ausgestrahlt. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet
Strahlengeneratoren, die auf dem EL-Winkel-Detektor 30 oder
der Montageeinheit 31 vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet
Lichtpositionsdetektoren für
eine EL-Achse, die auf dem AZ-Winkel-Detektor 29 vorgesehen
sind. Strahlen von den Strahlengeneratoren 34 bestrahlen
die Lichtpositionsdetektoren 35. Die Lichtpositionsdetektoren 33 und 35 sind
zweigeteilte Photodioden und sind derart eingestellt, dass sie nur
für eine
Abweichung von Strahlen in einer Y-Achsen-Richtung empfindlich sind.
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Im
Folgenden werden die Arbeitsweisen des Systems erklärt. Wenn
die Sockeleinheit 2 deformiert ist, treten Torsion um die
Achsen und Parallelverschiebung auf. In dem in 9 dargstellten
System sind die beiden Sätze
von Lichtpositionsdetektoren 33 und 35 und die
Strahlengeneratoren 32 und 34 jeweils für die AZ-Achse
bzw. für
die EL-Achse vorgesehen. Beträge
der Torsion um die AZ-Achse
und die EL-Achse, die einen Richtfehler beeinflussen, werden dadurch
detektiert, dass die Ausgangssignale der Lichtpositionsdetektoren 33 und 35 und
der Strahlengeneratoren 32 und 35 einer arithmetischen Verarbeitung
unterzogen werden. Die Beträge
der Torsion der jeweiligen Achsen, die auf diese Art detektiert
werden, werden addiert zu oder subtrahiert von Winkelsignalen, die von
den EL-Winkel-Detektoren 30 und 31 und dem AZ-Winkel-Detektor 29 detektiert
wurden, um die Stärken
der Torsion zu korrigieren.
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Im
dem oben beschriebenen, herkömmlichen
Antennenwinkeldetektor ist es logischerweise möglich, einen Richtfehler von
Hauptreflektorspiegel-Strahlen zu messen, wenn eine Torsion der AZ-Achse
und der EL-Achse durch die Deformation der Sockeleinheit 2 auftritt.
Zwischen den Strahlengeneratoren 32 und 34 und
den Lichtpositionsdetektoren 33 und 35 sind jedoch
tatsächlich
eine Jocheinheit, ein AZ-Lager und andere Strukturen vorhanden. Daher
ist es extrem schwierig, die Lichtpositionsdetektoren 33 und 35 so
einzustellen, dass sie die Strahlen nicht blockieren. Die Strahlen
neigen dazu, von der Wärmeerzeugung
der Strahlengeneratoren selbst und von Wärme um die Strahlengeneratoren herum
beeinflusst zu werden und so eine Temperaturdrift zu verursachen.
Dies macht es schwierig, zu bestimmen, ob eine Stärke der
thermischen Deformation der Sockeleinheit 2 gemessen wird
oder ob die Wärmedrift
der Strahlen gemessen wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung wurde im Hinblick auf und zum Lösen der oben beschriebenen
Probleme entwickelt und hat zum Ziel, einen Mechanismus zum Detektieren
einer Kraft bereitzustellen, welcher eine Hauptreflektoreinheit
und eine Sockeleinheit durch den Wind ausgesetzt ist, und zwar in
einer Antriebseinheit eines Teleskopsystems, um dadurch vorherzusagen, wie
die Sockeleinheit durch die Kraft deformiert wird und die Deformation
zu korrigieren, um eine Richtgenauigkeit des Teleskopsystems zu
verbessern.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, ist in der Erfindung ein Teleskopsystem
vorgesehen, das umfasst: eine Hauptreflektoreinheit; eine Sockeleinheit,
die die Hauptreflektoreinheit drehbar um AZ- und EL-Achsen trägt; und
einen Motor, der die Hauptreflektoreinheit antreibt. Das Teleskopsystem
korrigiert Deformationen der Hauptreflektoreinheit und der Sockeleinheit
durch die Windkraft, um die Richtgenauigkeit der Hauptreflektoreinheit
und der Sockeleinheit zu verbessern. Das Teleskopsystem detektiert
Motormomente auf die AZ-Achse und die EL-Achse, sagt eine Deformation
eines Teleskops durch die Windkraft aus Drehmomentsignalen der Motordrehmomente
und einen Richtfehler durch die Deformationen vorher und führt die
Deformation und den Richtfehler in AZ- und EL-Sollwerte zurück, um eine
Korrektur des Richtfehlers durchzuführen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den beigefügten
Zeichnungen sind:
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1 ein
Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem ein Höhenazimut-Teleskopsystem einem
Moment auf einer AZ-Achse durch die Windkraft ausgesetzt ist, so
dass es eine Torsionsdeformation hat;
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2 ein
Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem das Höhenazimut-Teleskopsystem einem
Moment auf einer EL-Achse durch die Windkraft ausgesetzt ist, so
dass es eine Biegedeformation aufweist;
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3 ein
Blockdiagramm eines Teleskopsystems, das ein Windkraftmesssystem
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst;
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4 ein
Diagramm zur Definition von Koordinaten in dem Teleskopsystem;
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5 eine
Tabelle mit Resultaten einer Beobachtung in einem Windkanaltest,
wo Kräfte
und Momente in verschiedene Richtungen des Teleskopsystems auf das
Teleskopsystem ausgeübt
wurden,
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6 eine
Tabelle von einer Deformation des Teleskopsystems, während die
Windkräfte
in 5 darauf ausgeübt
wurden, berechnet durch eine FEM (Finite-Element-Modell)-Simulation
und Richtfehler, die durch die Deformation bedingt sind;
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7 eine
Tabelle von Richtfehlern, während
eine optimale Rückkopplungs-Regelung
durchgeführt
wurde, die das Messtechniksystem unter den Bedingungen der Richtfehler
aus 6 verwendet;
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8 ein
Blockdiagramm eines Teleskopsystems, das ein Windkraftmesstechniksystem
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst; und
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9 ein
Diagramm eines konventionellen Teleskopsystems.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Eine
Windkraftmesstechnik eines Teleskopsystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 7 erklärt. 1 ist
ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem
beispielsweise ein Teleskopsystem 10 einem Moment auf einer
AZ-Achse durch die Windkraft ausgesetzt ist, so dass es eine Torsionsdeformation
zeigt. Das Teleskopsystem 10 umfasst einen Hauptreflektor 1, einen
Unterreflektor 2 und eine Sockeleinheit 3. XEL stellt einen EL-Antriebsschaft dar, YAZ stellt einen AZ-Antriebsschaft dar, und
W bezeichnet eine Richtung des Windes. Auf der AZ-Achse und der
EL-Achse sind Motoren, die die jeweiligen Schäfte antreiben und Geber vorgesehen,
welche die Rotationsposition der Motoren detektieren (die Motoren
und die Geber sind nicht in der Figur dargestellt.
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In 1 wird,
da das Teleskopsystem die Windkraft in der W-Richtung auffängt, ein
Moment MAZ auf die AZ-Achse des Teleskopsystems
ausgeübt.
In diesem Punkt bringt das Teleskopsystem den Motor dazu, eine Kraft
MAZ zum Aufheben des Moments MAZ auf
die AZ-Achse zu erzeugen und führt eine
Rückkopplungs-Regelung
durch, um einen AZ-Winkel, der durch den Geber detektiert wurde,
an einen Sollwert anzugleichen. Andererseits ist 2 ein
schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in welchem das
Teleskopsystem einem Moment auf der EL-Achse durch die Windkraft
ausgesetzt ist, so dass es eine Biegedeformation hat. Da das Teleskopsystem
den Wind in der W-Richtung auffängt,
wirkt ein Moment MEL auf die EL-Achse des Teleskopsystems.
Gleichermaßen
bringt das Teleskopsystem in diesem Punkt den Motor dazu, eine Kraft
MEL auszugeben, um das Moment MEL aufzuheben
und führt
eine Rückkopplungs-Regelung
durch, um einen EL-Winkel, der durch den Geber detektiert wurde,
an einen Sollwert anzugleichen.
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Wie
oben beschrieben, scheint es so, als ob die AZ- und EL-Winkel abhängig von
dem Sollwert geregelt sind, selbst wenn das Teleskopsystem der Windkraft
ausgesetzt ist. In Wirklichkeit sind jedoch die Sockeleinheit und
die Hauptreflektoreinheit des Teleskopsystems durch das Abfangen
der Windkraft deformiert, und die Elevationsachse ist gegenüber einer
Referenzachse geneigt oder in eine Torsionsposition verschoben.
Daher ist es nötig,
eine Verschlechterung in der Richtgenauigkeit durch die Deformation
zu lösen.
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Daher
wird in der Erfindung die Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet,
dass die Momente MAZ und MEL,
die auf das Teleskopsystem durch die Windkraft wirken, aus den Ausgangsmomenten
der Motoren sowohl auf die AZ- als auch die EL-Achse berechnet werden.
Die Deformation des Teleskopsystems wird unter Verwendung der Momente
MAZ und MEL berechnet,
und in die AZ- und EL-Sollwerte zurückgeführt. Daher wird eine Verschlechterung
in der Richtgenauigkeit des Teleskopsystems durch den Einfluss von
Wind vermieden, um die Richtgenauigkeit zu verbessern.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Richtcharakteristik-Regelungssystems des Teleskopsystems, das
das Windkraftmesstechniksystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel
umfasst. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine
AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit; 5 einen Addierer; 6 ein
Kontrollsystem, das eine arithmetische Arbeitseinheit (CPU) umfasst,
einen digitalen Signalprozessor (DSP) und ähnliches, welche eine Regelungskompensation
durchführen,
und einen Leistungsverstärker (einen
Vorverstärker)
und ähnliches
zum Versorgen des Motors mit elektrischem Strom; 7 einen
Motor; 8 einen Geber, der Rotationswinkel der AZ- und EL-Achsen
des Teleskopsystems detektiert; 9 eine Drehmomentdetektionseinheit,
die Motormomente sowohl auf die AZ- als auch die EL-Achse detektiert; und 10 ein
Teleskopsystem oder eine Antenne. Das Bezugszeichen SIG1 bezeichnet
AZ- und EL-Sollwerte; SIG2 Sollwinkelsignale, die Ausgaben der AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit
sind; SIG3 Winkelsignale, die Ausgänge des Gebers 8 sind;
und SIG4 Drehmomentsignale, die Ausgänge der Drehmomentdetektionseinheit
sind.
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Als
Motor 7 wird kein Motor mit großer Reibung verwendet, der
ein Temporeduktionsmittel wie beispielsweise ein Zahnrad verwendet,
sondern es wird ein Direktantriebsmotor (im Folgenden als DD-Motor
bezeichnet) verwendet, um das durch den Wind bedingte Antriebsmoment
effizient zu detektieren. Der DD-Motor ist ein Motor, der kein Temporeduktionsmittel
wie ein Zahnrad verwendet, und direkt mit einer Last verbunden und
betrieben ist. Der DD-Motor hat keinen Nachlauf, kein Geräusch des Zahnrads
und ist einfach zu warten. Daher zieht die Nützlichkeit des DD-Motors in
einem weiten Bereich von Anwendung, wie beispielsweise als Aktuatoren für industrielle
Maschinen und Präzisionsmaschinen, Aufmerksamkeit
auf sich.
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Das
Windkraftmesstechniksystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel wird im Folgenden
unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Zunächst werden
die AZ- und EL-Sollwerte SGI1 ausgehend von der Positionsinformation
eines Zielhimmelkörpers
bestimmt. Die Sollwerte SIG1 werden auf die Sollwinkelsignale SIG2
durch die AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit 4 korrigiert
und anschließend
an das Kontrollsystem 6 gesendet. Nachdem die Sollwinkelsignale
SG2 einer Verstärkung,
einer Spannungsstromumwandlung und ähnlichem in dem Kontrollsystem 6 unterzogen
wurden, werden Winkelsignale SIG2 an den DD-Motor 7 (auf sowohl die AZ-
als auch die EL-Achsen) weitergeleitet. Die Antenne wird durch den
Motor 7 angetrieben. Eine Rotation der Antriebsschäfte (auf
die AZ- und EL-Achsen)
wird aus den wirklichen Winkelsignalen SIG3 des Gebers 8 bestimmt,
und die Winkelsignale SIG3 werden in das Kontrollsystem 6 zurückgeführt. Es
wird eine Rückkopplungs-Regelung
durchgeführt, so
dass die AZ- und EL-Winkelsignale
SIG3, die durch den Geber 8 detektiert werden, den oben
beschriebenen Sollwerten SIG2 gleich sind.
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Außerdem werden
in dem ersten Ausführungsbeispiel
zusätzlich
zu der Rückkopplungs-Regelung
Antriebsmomente des Motors 7, die zum Antreiben sowohl
der AZ- als auch der EL-Achse genutzt werden, immer als momentane
Drehmomentwerte von der Drehmomentdetektionseinheit überprüft und die
Drehmomentsignale SIG4 werden in die AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit 4 zurückgeführt, um
die Winkelsollwerte auf optimale Werte zu korrigieren.
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Diese
Korrekturoperation wird im Folgenden detailliert erklärt.
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Zunächst wird,
da ein zum Antreiben des Teleskopsystems notwendiges Drehmoment
bekannt ist, Ausdruck (1) etabliert. Treal – TTHEO =
Tforce (1)wobei
Treal ein wirklicher Drehmomentwert ist,
TTHEO ein ursprünglicher Drehmomentwert ist,
der zum Antreiben des Teleskopsystems notwendig ist, und Tforce ein in der Rückkopplungs-Regelung generierter Drehmomentwert
ist, um eine externe Kraft zu eliminieren, die auf das Teleskopsystem
wirkt.
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Andererseits
wird, da bekannt ist, dass eine durch den Wind bedingte Kraft als
auf das Teleskopsystem wirkende, äußere Kraft dominant ist, Ausdruck
(2) etabliert. Treal – TTHEO = TWIND (2)wobei TWIND ein Drehmoment ist, das zum Korrigieren der
Kraft, welche das Teleskopsystem von dem Wind auffängt (ein
Windkraftkorrekturdrehmoment) generiert wird.
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Es
ist wünschenswert,
den DD-Motor des Windkraftkorrekturdrehmoments effizient zu detektieren.
Dies ergibt sich daraus, dass, wenn ein Motor, der eine Temporeduktionseinheit
wie ein Getriebe verwendet, zum Einsatz kommt, durch die Reibung einer Öldichtung,
des Getriebes oder ähnlichem
in einem Getriebegehäuse
groß ist
und eine große
Menge von Drehmoment dafür
aufgewendet wird. Zudem ist, da die Reibung zu Schwankungen durch
die Temperatur und die Anzahl der Jahre im Betrieb neigt, die Fluktuation
im Drehmoment groß und
das Windkraft-Korrekturdrehmoment
bleibt durch die Fluktuation unerkannt. Im Ergebnis ist es schwierig,
ein Windkraft-Korrekturmoment genau zu erfassen. Andererseits ist
es mit dem DD-Motor möglich,
direkt ein Ausgangsdrehmoment zu extrahieren.
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Dadurch
wird es möglich,
ein genaueres Windkraft-Korrekturdrehmoment
zu erhalten.
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Anschließend wird
eine Kraft (eine Richtung und eine Stärke) des auf das Teleskopsystem
wirkenden Winds aus dem Windkraft-Korrekturdrehmoment berechnet. Die Deformation
der Sockeleinheit des Teleskopspiegelsystems durch den Wind wird
unter Verwendung einer sogenannten Finite-Element-Methode (FEM)
simuliert. FEM ist eine numerische Analysemethode zum Lösen einer
Differenzialgleichung in einer näherungsweisen
Art. In der FEM wird ein Objekt mit einer komplizierten Form und
Charakteristik in einfache kleine Teile zur Näherung aufgeteilt, wobei ein
Verhalten des gesamten Objekts vorhergesagt wird. Die FEM wird in
verschiedenen Gebieten wie in der Theorie der Struktur und in der
Hydrodynamik verwendet.
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Anschließend wird
ein Richtfehler aus der Deformation (einem Simulationswert) der
Sockeleinheit des Teleskopsystems berechnet. Unter der Annahme,
dass eine proportionale Beziehung zwischen dem Richtfehler und der
auf das Teleskopsystem wirkenden Windkraft besteht, werden Konstanten
(Stärkungsfaktoren),
durch welche Richtfehler insgesamt minimiert werden, wenn das Teleskopsystem
verschiedene Richtungen annimmt und verschiedene Winde auffängt, berechnet,
um eine Rückkopplungsschleife
herzustellen. Demnach ist es möglich,
eine Abweichung des Teleskopsystems von den AZ- und EL-Sollwerten
durch den Einfluss der Windkraft zu erhalten und eine hohe Richtgenauigkeit
zu ermöglichen.
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Ein
Resultat der Durchführung
einer Simulation zum Herausfinden, in welchem Maße die Richtcharakteristik
tatsächlich
verbessert werden kann, wird im Folgenden beschrieben. 5 ist
ein Beispiel eines Resultats, das dadurch erhalten wurde, dass ein
Windkanaltest unter der Verwendung eines Modells des Teleskopsystems
im Voraus durchgeführt
wurde und eine Beobachtung zum Herausfinden, welche Art von Kräften auf
die Hauptreflektoreinheit und die Sockeleinheit durch den Wind ausgeübt werden:
In 5 zeigt eine Tabelle ein Resultat einer Berechnung
von auf das Teleskopsystem wirkenden Kräften mit Hilfe des Windkanaltests,
wenn eine Richtung des Teleskopsystems in 11 Mustern verändert wurde
unter der Bedingung, dass das Teleskopsystem den Winkel aus der
Richtung eines AZ-Winkels von 0° empfing,
in einem Zustand, in welchem die Windgeschwindigkeit 9 m/s betrug,
die Temperatur –20°C war und
der Atmosphärendruck 0,55
atm betrug.
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In 5 stellen
Fx, Fy und FZ Kräfte
[kgf] dar, die jeweils in X-, Y- bzw. Z-Richtungen wirken. Mx, My und Mz stellen Momente [kgf·m] um X-, Y- und Z-Achsen
dar. Mz wird aus einer Leistung des Motors
des Teleskopsystems auf die Az-Achse detektiert.
Mx wird aus einer Leistung des Motors des
Teleskopsystems auf die EL-Achse detektiert. Wie in 4 dargestellt, ist
jedoch, da ein Koordinatensystem, in dem X als EL-Achse gesetzt
ist, eine orthogonal zu der X-Achse verlaufende Achse auf der Hauptreflektoroberfläche als
eine Y-Achse definiert, und eine orthogonal zu der Hauptreflektoroberfläche verlaufende
Achse wird als Z-Achse definiert.
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6 ist
ein Ergebnis, das dadurch erhalten wurde, dass ausgehend von den
Messwerten in 5 und unter Verwendung der FEM
die Maße
der Richtfehler, die durch die Kräfte, welche das Teleskopsystem
von dem Wind in den verschiedenen Richtungen des Teleskopsystems
auffängt,
analysiert wurden. In der Figur stellen θy uns θx Richtfehler [arcsec] (Sekunden
in Bogenmaß)
dar. Ein Bereich α stellt
die Quadratwurzel der Summe der Werte (RSS) der 11 Muster dar, und
ein β-Bereich
stellt RSS-Werte der RSS-Werte dar. In der Figur bezeichnet beispielsweise
2,27E-02 2,27 × 10-2, d.h. 0,0227. 8,00E-01 bezeichnet 8,00 × 10-1, also 0,8. In einem am weitesten rechts
liegenden Bereich (Hauptreflektoreinheit + Sockeleinheit) wird eine
Summe eines Richtfehlers der Sockeleinheit und eines Richtfehlers der
Hauptreflektoreinheit, die in Bereichen auf der linken des am weitesten
rechten Bereichs dargestellt sind, berechnet (beispielsweise y3
= y1 + y2). Unter den Bedingungen, in welchen der Windkanaltest durchgeführt wurde,
liegt ein Richtfehler von 2,72 [arcsec] als Summe des Richtfehlers
des Hauptreflektors und des Richtfehlers der Sockeleinheit vor.
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7 ist
eine Tabelle eines Resultats, das dadurch gewonnen wurde, dass Richtfehler θy(AZ) und θx(EL) auf
sowohl der AZ- als
auch der EL-Achse durch die Durchführung einer auf den Ausdrücken (3)
und (4) basierenden Berechung korrigiert wurden. Diese Berechnung
wird von der AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit,
die in 4 dargestellt ist, durchgeführt. In anderen Worten werden
die Richtfehler vor der Korrektur θy(AZ) und θx(EL) (6) unter
der Verwendung von Produkten korrigiert, die durch die Multiplikation
der Momente Mz und Mx,
die durch den Winkelkanaltest in 5 gewonnen
wurden, mit Konstanten CAZ und CEL, korrigiert. θy(AZ)
(nach der Korrektur) = θy(AZ)
(vor der Korrektur) – CAZ·Mz (3) θx(EL) (nach der Korrektur)
= θx(EL)
(vor der Korrektur) – CEL·Mx (4)
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In
den Ausdrücken
(3) und (4) werden, unter der Annahme, dass eine proportionale Beziehung zwischen
dem Richtfehler und der auf das Teleskopsystem wirkenden Windkraft
besteht, Konstanten (Verstärkungsfaktoren),
mit welchen Richtfehler insgesamt minimiert werden, wenn das Teleskopsystem verschiedene
Richtungen annimmt und verschiedene Winde auffängt, berechnet, um eine Rückkopplungsschleife
herzustellen. Auf diese Weise ist, wenn die Richtfehler in die jeweiligen
Richtungen durch das Rückführen der
Richtfehler in die AZ- und EL-Sollwerte bei optimalen Verstärkungsfaktoren
unter der Verwendung des Windkraftkorrekturdrehmoments korrigiert
werden, der totale Richtfehler 1,49 [arcsec]. Man sieht, dass der
Richtfehler um 40 % oder mehr verbessert wird.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein
Teleskopsystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird unter Bezugnahme auf 8 erklärt. In 8 sind
Komponenten, die identisch oder äquivalent
zu denjenigen in 3 (im ersten Ausführungsbeispiel)
sind, mit den identischen Bezugsnummern und Zeichen bezeichnet.
Das Teleskopsystem in 8 unterscheidet sich von dem
Teleskopsystem in 3 dadurch, dass eine AZ/EL-Korrekturberechnungseinheit 11 durch einen
mit einer künstlichen
Intelligenz ausgestatteten Computer gebildet ist, die eine AZ/EL-Korrektur-Berechnung,
ausgehend von gesammelten Daten durchführt. Ein Verfahren zur Berechnung
eines Windkraft-Korrekturmoments nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist das gleiche wie dasjenige, das im ersten Ausführungsbeispiel
(5) beschrieben ist. Das Teleskopsystem kann, nach
dem Eintritt in einen Arbeitszustand, eine enorme Menge von Daten
(empirische Regeln) gewinnen, die ein Windkraft-Korrekturdrehmoment
und eine Beziehung zwischen einer Richtung und einem Richt- (Richtcharakteristik-)Fehler
des Teleskopsystems betreffen. Daher ist die künstliche Intelligenz, die unter
der Verwendung der empirischen Regeln eine Tabelle aktualisiert,
die aus einer Matrix zur Berechnung optimaler AZ- und EL-Korrekturwerte aus
dem Windkraftkorrektur-Drehmoment besteht, in eine Kontrolleinheit
eingebaut.
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Wenn
die Antenne zusammengebaut wird, werden, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, durch
die FEM berechnete Werte in die Korrekturkonstanten CAZ und
CEL eingesetzt, und Parameter der Korrekturkonstanten
CAZ und CEL werden
aktualisiert, wenn das Teleskopsystem arbeitet. Als eines der Verfahren
zum Aktualisieren der Parameter ist es möglich, ein Verfahren zum Analysieren
einer Radiowellenintensität
aus einem von einem Empfänger
der Antenne empfangenden Bild zu analysieren, einen Richtfehler
aus einer Abweichung zwischen einem Zielhimmelskörper und einer maximalen Radiowellenintensität zu berechnen
und die Korrekturkonstanten CAZ und CEL neu zu bestimmen, um den Richtfehler zu
reduzieren. In den jeweiligen Richtungen des Teleskops, beispielsweise
nach dem Einstellen eines EL-Winkels auf 0°C und dem Rotieren der AZ zum Einstellen
der Parameter, wird der EL-Winkel jedes Mal um 10° erhöht, um die
gleiche Einstellung durchzuführen.
Dementsprechend wird die Tabelle aktualisiert. Dadurch wird es möglich, ein
Teleskopsystem zu erreichen, das eine höhere Richtgenauigkeit im Vergleich
zu einer AZ/EL-Korrektur-Wertberechnung, die
nur auf der Simulation nach der FEM basiert, zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung
ist es möglich,
selbst wenn die Sockeleinheit oder ähnliches des Teleskops durch
die Windkraft deformiert ist, ein Teleskopsystem mit höherer Richtcharakteristik
selbst unter dem Einfluss der Windkraft zu erhalten, indem ein Algorithmus
zum Korrigieren der Deformation in ein Kontrollsystem eingebaut
wird.