FAST主反射面自动控制系统

500m口径球反射面射电望远镜FAST将是国际上最大、最灵敏的射电天文望远镜.利用贵州喀斯特洼坑作为台址,在洼坑内铺设500m球冠状反射面,通过主动控制形成抛物面以汇聚电磁波.针对FAST主动反射面自身的特点,提出了主动反射面节点运动控制的总体策略并推演了控制算法,完成模型控制实验.实验结果表明该套控制系统实现了FAST主动反射面形变要求,达到了要求的精度,可作为将来FAST原型主反射面控制的可选方案之一.     

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正中国"天眼"反射面安装将于5月完工截至4月10日,正在贵州省平塘县建设的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST),已完成4185块反射面面板安装,完成比例达94.04%,工程进入收尾阶段。据悉,FAST的反射面总面积约25万平方米,用于汇聚无线电波供馈源接收机接收,反射面安装工程预计将于2016年5月中旬完成。(来源:腾讯网)     

FAST主反射面节点运动控制算法

500 m口径球面射电望远镜FAST的创新技术之一是主动反射面.2 300个控制反射面运动的控制器在收到上位机发送的观测指令后,通过规划算法计算节点的目标长度,驱动电机运动.电机带动促动器丝杠伸缩,使得在照明口径内反射面由球面变成抛物面,实现反射面整网控制.对节点运动速率算法进行了优化,优化目标为在满足控制精度的前提下,选取适当的控制周期,使得电机的启停次数最少,减小电机磨损.为FAST主反射面控制选择何种电机提供参考.     

FAST瞬时抛物面变形策略优化分析

五百米口径射电望远镜(FAST)反射面采用柔性索网作为主体支撑结构,根据拟定的变形策略要求,通过促动器连接下拉索控制主索节点变位实现巡天观测。变形策略参数值的不同会影响索网节点位移量。因此,本文基于数值计算软件Matlab建立主索节点变位数值模型,分析不同变形策略下主索节点径向、经向、纬向的位移量,在分析现有的三种变形策略的基础上,探索新的合理变形策略降低综合位移量,提高索网运行的可靠性。     

FAST台址环境对GPS-RTK测量精度的影响及应对措施

FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,500 m口径球反射面射电望远镜）是我国正在贵州建设的重大科学项目,建成后将成为世界上最大的单口径射电望远镜.其中FAST馈源一次支撑测量精度要求17 mm,将采用GPS-RTK与全站仪两种测量方式,本文主要通过实测数据分析FAST台址洼地环境对GPS-RTK测量精度造成的影响,并根据FAST台址地形图和馈源舱的运行轨迹制定相应的解决方案.     

FAST反射面测量样机中反射镜对摄影测量算法的影响分析

FAST(500 m口径球面射电望远镜)是中国在贵州依托当地特有的卡斯特地貌建造的球面射电望远镜,建成后它将成为全世界最大的射电望远镜。其反射面结构由锁网张拉而成,在其500 m口径的反射面内共有约2 200个锁网节点,节点的准确测量是保证望远镜运行精度的重要因素。反射面测量样机采用的是高精度摄影测量相机与精密转台结合的方式,通过旋转转台上的反射镜对反射面内不同位置的目标点进行对准、测量。在常见的摄影测量算法基础上,研究了反射镜的反射对于摄影测量算法的影响;并给出了理想情况下与存在安装误差的情况下两旋转轴在旋转不同角度时反射镜的反射作用在摄影测量算法中的等效转换矩阵。     

FAST工程馈源舱Stewart平台的机构精度标定

FAST工程采用柔索悬吊方案,利用六根支撑索拖动30t重的馈源舱在百米尺度空间内运动,并将馈源瞬时定位于毫米级精度位置。因此,馈源舱的主要执行机构-Stewart平台必须克服制造误差、刚度变形、测量误差以及外界扰动耦合的影响,实现馈源的定位精度要求。本文分析了Stewart平台的结构、机构、工作原理及误差来源,针对前期的精度标定提出了测量及误差补偿方案,研究内容对于FAST工程大科学目标的顺利实现具有重要的指导意义。     

中国天眼馈源支撑缆索检测机器人设计

中国天眼,即五百米口径球面射电望远镜,简称FAST,是中国的重大科技基础设施。而馈源支撑系统是FAST中对馈源舱进行高精度位姿调节的重要部件。为保障FAST的正常运行,必须定期开展馈源支撑系统的安全检测。为此,需要设计能够自主进行馈源支撑缆索缺陷检测的机器人系统。本文针对机器人在FAST馈源支撑缆索上的工作环境,设计机器人总体方案。根据缆索上障碍多的特点,将检测机器人设计为底部开口、多轮抱索、多节串联形式;根据缆索长、陡的特点,确定两端卷扬机牵引驱动为主、轮驱为辅的驱动形式。依据总体设计方案,分别开展机器人各部分的详细结构设计,保障机器人能够可靠地沿缆索运动与避障;设计主动调整、弹性适应的连接机构实现各节机器人之间连接与相对位置调整。最后,进行机器人整机样机运行实验。实验结果表明,机器人能够稳定地在缆索上运动及避障,验证了所设计的机器人系统沿FAST缆索检测所需的运动能力。     

变形反射面天线馈源最佳相位中心的研究

针对变形反射面天线馈源相位中心选取的问题,提出了寻找天线馈源最佳相位中心的优化模型. 该模型基于变形反射面天线馈源相位中心与远场方向图的函数关系式,可得到天线反射面存在任意表面误差时的馈源最佳相位中心,使得天线的增益损失最小. 将该模型应用于某8m反射面天线的工程计算中. 在仅考虑天线自身重力荷载的情况下,确定了天线不同仰角时的馈源最佳相位中心. 数值模拟结果表明,该优化模型所确定的增益损失小于最佳吻合抛物面时的增益损失.     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

新闻时段2015-02-01至2015-02-15

(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计。利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法。主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的。对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

FAST背架样机刚度实验分析

五百米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)将会成为世界上最大的单口径射电望远镜.FAST有三个创新性的工程概念,其中之一就是提出了主动反射面的概念.背架结构是反射面单元中连接主索网和面板的支撑结构.三种方案的背架结构样机已经设计和制造出来:单层弦支结构、单层网架结构和空间三角锥网架结构.三种样机的刚度实验,分别进行了不同背架结构在相同外力荷载下的实验位移变形比较,背架结构在外力荷载下位移变形的实验值和仿真值比较,以及在不同温度荷载下位移变形的比较.实验得到了背架样机的刚度特性,验证了仿真的设计和优化,也对FAST 背架原型设计提供了参考.     

热点排行

<正>(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

FAST地锚基础工程中的若干问题探讨*

FAST工程主动反射面为一半径300 m、口径500 m的球冠面,是一种基于柔性基底的预应力整体索网结构,索网包括2225个主索节点及下拉索驱动装置和地锚。由于台址岩土单元复杂,地锚点多、分布范围广、定位精度要求高、与场地其他基础设施的相互干涉大,给地锚基础的设计带来了一定的难题。本文针对FAST地锚基础中的特殊问题一一展开研究:以工程地质调查和测绘为基础,通过抓台址区主控因素,集合影响台址岩土性质的自然因素,对岩土单元进行了合理的分区;通过建立台址开挖后的BIM模型,利用极射投影技术实现了地锚中心点的精确定位;利用极射投影结果,对设备之间的相互干涉情况进行了调节和处理。研究成果最终确保了FAST地锚基础工程的顺利竣工。     

EPICS应用于FAST主反射面控制系统的研究

500米口径射电望远镜FAST主动反射面的控制是望远镜工程建设的重要部分,本文在介绍了实验物理与工业控制系统（EPICS）架构的相关技术后,提出将EPICS架构应用到FAST主动反射面控制系统中的设计思想和控制方案。并针对FAST密云30米模型主动反射面控制,进行了基于EPICS架构的系统开发,详细介绍了软硬件的设计结构和内容,为FAST原型主反射面控制以及其他系统的控制提供了基于EPICS架构的参考依据。     

FAST工程馈源舱结构设计

针对FAST工程馈源舱由六根钢索悬吊于空中,在百米尺度大工作空间内运动的特点,设计了可以安装多频段的馈源接收机并且满足轻型化、高屏蔽效能、高可靠性等要求的馈源舱,馈源舱内安装有AB轴机构、Stewart平台等精确调整机构,通过舱内的二级精调机构将馈源定位于瞬时焦点,并通过对馈源舱的力学仿真分析,确定馈源舱的整体的刚度值及变形量,为后续优化设计提供理论依据。     

基于FAST馈源舱索系统结构频率的实时滤波方法

针对500 m口径球面射电望远镜(FAST)舱索系统具有柔性大、阻尼低及変结构的特点,提出了一种基于频率分析的实时低通数字滤波方法。首先,采用功率谱变换理论对测量数据进行分析在线获得舱索系统基频。其次根据在线获得的舱索系统基频设计了低通数字滤波器,对测量数据进行滤波处理。最后,通过在FAST 5 m模型实验,验证了结构基频计算的准确性和对测量数据滤波的有效性。     

500 m球反射面射电望远镜FAST

500 m口径球反射面射电望远镜FAST将是国际上最大、最灵敏的射电天文望远镜. 利用贵州喀斯特洼坑作为台址, 在洼坑内铺设 500 m 球冠状反射面, 通过主动控制形成抛物面以汇聚电磁波, 采用轻型钢索拖动并联机器人实现望远镜的指向跟踪, 其三项创新开创了建造巨型望远镜的新模式. FAST 涵盖的天文学内容丰富, 从宇宙初始混浊、星系演化、恒星乃至太阳、行星与邻近空间事件等的观测研究, 都有非常强的竞争力, 其中脉冲星探测、中性氢和奇异暗弱天体成像等课题蕴藏着巨大的发现机遇. 作为一个多学科研究平台, 拟回答的问题不仅是天文的, 也是面对人类与自然的; 它将在日地环境研究、深空探测和国家安全等方面发挥重要作用; 其建设将推动众多高科技领域的发展. 旨在介绍FAST 的科学意义和应用价值, 评述关键技术的预研究现状, 同时对未来项目发展提出建议.     

旋转抛物面及其厚透镜的光心

根据光心的定义及性质,论证了旋转抛物折射面和反射面都存在光心,并给出了光心的具体位置,在此基础上,进一步研究了旋转抛物面厚透镜的光心性质和位置。