SU1679466A1

SU1679466A1 - Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа

Info

Publication number: SU1679466A1
Application number: SU894759169A
Authority: SU
Inventors: Ашот Завенович Захарян; Олег Николаевич Гаспарян; Гарник Герасимович Егиазарян
Original assignee: Предприятие П/Я А-3030
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1991-09-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и предназначено дл прецизионной стабилизации астрономических телескопов, установленных на космических аппаратах в опорно-поворотных устройствах. Цель изобретени - 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. Стабилизаци телескопа осуществл етс по сигналам двухкоординатного астродатчика, установленного на корпусе телескопа в отдельном опорно-поворотном устройстве. Астродатчик наводитс на выбранные опорные звезды, расположенные под небольшими углами (пор дка нескольких градусов) к оптической оси телескопа . Цель достигаетс тем, что в систему введен канал управлени астродатчиком, обеспечивающим его перемещени относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, вызванным кинематическими особенност ми системы, Этим достигаетс инвариантность астродатчика к указанным поворотам телескопа, что позвол ет повысить точность системы ориентации и стабилизации, а также расширить ее функциональные возможности, 2 ил.

Description

Изобретение относитс к автоматике и предназначено дл прецизионной стабилизации астронмоических телескопов, установленных на подвижном основании в опорно-поворотных устройствах.

Цель изобретени - повышение точности и расширение функциональных возможностей системы.

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

На фиг. 1 приведена функциональна схема системы ориентации и стабилизации астрономического телескопа; на фиг.2 - кинематическа схема установки телескопа.

Система содержит телескоп 1, космический аппарат 2, опорно-поворотное устройство (ОПУ) 3 телескопа, опорно-поворотное устройство 4 астродатчика, двухкоординат- ный астродатчик 5, задатчик 6, блок управлени 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 умножени 17, блок 18 компенсации перемещени астON VI Ч) а О

родатчика относительно корпуса телескопа, второй сумматор 19, третий усилительно-преобразующий блок 20, п тый исполнительный механизм 21, третий датчик поворота 22.

На фиг 1 прин ты следующие обозначени : Хт и YT - поперечные оси телескопа, ZT - оптическа ось телескопа, а0 и/30 - углы наведени (разворота) телескопа соответственно вокруг внешней и внутренней осей опорно-поворотного устройства 3 телескопа , Хд и Уд - оси чувствительности астродатчика 5, 7Д - оптическа ось астродатчика , щ и оа - углы уставок астродатчика соответственно вокруг первой и второй осей опорно-поворотного устройства астродатчике ,

На фиг.2 приведена кинематическа схема установки телескопа 1 с астродатчиком 5 на космическом аппарате 2, где обозначены: OXoYoZo - базова система координат, OXTYTZr-система координат, св занна с главными ос ми инерции телескопа; OXiYiZi - система координат, св занна с ос ми опорно-поворотного устройства 3 телескопа; ОХдУд7д - система координат, св занна с астродатчиком; OXaY2Z2 - система координат, св занна с ос ми опорно-поворотного устройства 4 астродатчика; Si - исследуема звезда; $2 - опорна звезда; у - OQ - угол поворота телескопа вокруг оптической оси в базовой системе коор- динаг, вызванный разворотами телескопа вокруг внешней и внутренней осей опорно- поворотного устройства 3 телескопа.

Из фиг.2 видно, что в системе присутствуют кинематические св зи в измерительной части системы, обусловленные несовпадением осей чувствительности астродатчика Хд и YA с ос ми стабилизации телескопа Хт и YT и определ емые взаимным положением опорной и исследуемой заезд, т.е. углами уставок а и с& , а также кинематические св зи в силовой части, вызванные несовпадением осей YI и Zi ОПУ телескопа с ос ми стабилизации телескопа YT и ZT и обусловленные разворотом телескопа на угол Д вокруг внутренней оси Xi ОПУ телескопа.

Система работает следующим образом. Перед началом каждого сеанса работы определ ют угловое положение космического аппарата 2 относительно направлени на выбранную исследуемую звезду Si, на основании чего рассчитывают углы наведени OQ телескопа 1 (см. фиг.2). Затем по взаимному положению исследуемой Si и опорной S2 звезд рассчитывают углы уставок а и 05 астродатчика 5. Расчетные значени углов наведени и уставок закладывают в задатчик 6 (см. фиг.1).

Соответствующими уставками на исполнительные механизмы 14, 15 с третьего и четвертого выходов задатчика 6 астроза- датчик 5 выставл етс относительно корпуса телескопа 1 в требуемое положение и фиксируетс ,

После этого начинаетс процесс наведени телескопа 1 на исследуемую звезду Si. При этом первый и второй выходы задатчика 6 через блок управлени и коммутации 7 подключаютс соответственно к входам усилительно-преобразующих блоков 8 и 9. Далее из задатчика 6 выдаютс уставки Ucto и , которые отрабатываютс исполнительными механизмами 10 и 11.

По окончании процесса наведени телескопа 1 первый и второй выходы задатчика 6 отключаютс от входов усилительно-преобразующих блоков 8 и 9,

ц результате указанных действий изображение исследуемой звезды Si оказываетс в центральной области фокальной плоскости телескопа 1, а изображение опорной звезды S2 в поле зрени астродатчика

5. Затем к входам усилительно-преобразующих блоков 8 и 9 через блок управлени и коммутации 7 подключаютс соответственно первой и второй выходы астродатчика 5. Сигналы рассогласовани с выходов астродатчика 5 поступают в усилительно-преобразующие блоки 8 и 9, где формируютс сигналы управлени исполнительными механизмами 10 и 11 и через опорно-поворотное устройство 3 телескопа поворотами телескопа

1 осуществл етс приведение изображени опорной звезды S2 в нуль астродатчика 5.

Далее начинаетс процесс стабилизации . При этом возмущающие движени космического аппарата вокруг осей X и Y

0 парируютс угловыми поворотами телескопа , в результате чего исследуема звезда удерживаетс на его оптической оси в течение всего сеанса работы. При этом работает контур компенсации возмущений

5

положени астродатчика, вызванных угловыми поворотами телескопа, Этот контур образован датчиками поворота 12 и 13, сумматором 16, блоком умножени 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 ( Оо+ а) и (#0 + fl) . Эти

сигналы характеризуют текущее положение телескопа относительно его исходного (базового ) положени . В соответствии с их значени ми , на выходе блока компенсации 18 вырабатываетс сигнал Убк, пропорциональный кинематическим угловым поворотам у а sin Дз + / телескопа вокруг оптической оси YI опорно-поворотного устройства 3 Сигнал De сравниваетс в сумматоре 19 с сигналом датчика поворота 22 и через усилительно-преобразующий блок 20 поступает на вход исполнительного механизма 21, который, отрабатыва рассогласование на входе усилительно-преобразующего блока 20, разворачивает астродатчик 5 вокруг третьей оси опорно-поворотного датчика, параллельной оптической оси телескопа на угол, противоположный углу у(см. фиг.1). При этом астродатчик 5 оказываетс инвариантным к угловым поворотам у, совершаемым телескопом вокруг своей оптической оси в процессе стабилизации, а это значит, что компенсируетс вли ние на работу системы кинематических обратных св зей, которые структурно охватывают каналы стабилизации.

Таким образом, благодар перемещени м астродатчика 5 относительно корпуса телескопа вокруг его оптической оси в направлении , противоположном угловым поворотам телескопа, вызванным кинематическими особенност ми системы ориентации и стабилизации , повышаетс точность системы.

Так, например, дл случа , когда телескоп развернут вокруг внутренней оси опср- но-поворотного устройства на угол /5 15°, угловое рассто ние между исследуемой и опорной звездами равно 1°, а амплитуда качки космического аппарата вокруг поперечной оси Y телескопа составл ет ±2 угл.мин, компенсируема ошибка стабилизации по каждому каналу примерно равна ±0,5 угл.с. Компенсаци ошибки стабилизации позвол ет ослабить требовани по ограничению величины угла /3 , в результате чего расшир ютс функциональные возможности работы системы, св занные с выбором исследуемых звезд.

Claims

Формула изобретени

Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа, содержаща установленное на космическом аппарате двухосное опорно-поворотное устройство телескопа , внутренн рамка которого кинематически соединена с телескопом, содержаща двухкоординатный астродатчик , задатчик, блок управлени и коммутации , два усилительно-преобразующих блока, четыре исполнительных механизма, два датчика поворота, встроенные соответственно по внешней и внутренней ос м опорно-поворотного устройства телескопа, установленное на телескопе опорно-поворотное устройство астродатчика, перва и втора оси которого в исходном состо нии параллельны соответственно внешней и внутренней ос м опорно-поворотного устройства телескопа, а внутренн рамка кинематически соединена с астродатчиком, первые выходы аст- 5 родатчика и задатчика соединены через блок управлени и коммутации с входом первого усилительно-преобразующего блока, вторые выходы астродатчика и задатчика соединены через блок управлени и коммутации с вхо0 дом второго усилительно-преобразующего блока, выходы первого и второго усилительно- преобразующих блоков соединены с входами соответствующих исполнительных механизмов , выходы которых кинематически соеди5 нены соответственное внешней и внутренней ос ми опорно-поворотного устройства телескопа , третий и четвертый выходы задатчикэ соединены соответственно с входами третьего и четвертого исполнительных механизмов,

0 выходы которых кинематически соединены соответственно с первой и второй ос ми опорно-поворотного устройства астродатчика , отличающа с тем, что, с целью повышени точности и расширени функци5 ональных возможностей за счет возможности разворота астродатчика относительно корпуса телескопа, в нее введены блок умножени , два сумматора, блок компенсации перемещени астродатчика относительно те0 лесхопа, третий усилительно-преобразующий блок, п тый исполнительный механизм, третий датчик поворота, а опорно-поворотное устройство астродатчика выполнено трехосным, причем его треть ось вл етс

5 внешней по отношению к. двум другим ос м и параллельна оптической оси телескопа, выход первого датчика поворота соединен с неинвертирующим входом первого сумматора , выход которого соединен с первым

0 входом блока умножени , выход второго датчика поворота соединен с вторым входом блока умножени , выход которого соединен с входом блока компенсации перемещени астродатчика относительно

5 корпуса телескопа, соединенного выходом с неинвертирующим входом второго сумматора , выход которого соединен с входом третьего усилительно-преобразующего блока , соединенного выходом с входом п того

0 исполнительного механизма, выход которого кинематически соединен с третьей осью опорно-поворотного устройства астродатчика , инвертирующий вход второго сумматора соединен с выходом третьего датчика

5 поворота, встроенного по третьей оси опорно-поворотного устройства астродатчика, а инвертирующий вход первого сумматора соединен с первым выходом задатчика.

u 3

e