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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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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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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. 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 Antennenwinkeldetektor 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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Die
DE 1 591 375 A beschreibt eine Satellitenverfolgungsanordnung mit mit einem Antennenreflektor und Einrichtungen zum Bewegen des Reflektors. Die
EP 0 471 362 B1 beschreibt eine Reflektoreinrichtung, deren Verformung aufgrund thermischer Einflüsse mechanisch korrigiert 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 eine Teleskopanordnung (Teleskopsystem) vorgesehen, die 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 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 [aresec] (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 [aresec] 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 [aresec]. 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.
