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.     

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。     

国家天文台将启动8大天文工程

为实现中国天文学研究的跨越式发展，加快追赶世界先进水平的步伐，国家天文台近期将启动实施8大天文工程。这8大天文工程分别是：大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)、空间太阳望远镜(SST)、500m口径球面射电望远镜(FAST)、“宇宙第一缕曙光”探测项目(21CMA)、青藏高原天文台选址计划、云南高美占2．4m望远镜建设、云南抚仙湖红外太阳塔建设以及中国月球探测计划。这些项目将代表中国乃至世界天文技术的最高水平。     

FAST的进展——科学、技术与设备

随着射电天文学的发展,高灵敏度的大口径射电望远镜成为射电观测的重要设备.我国正在建设中的500 m口径球面射电望远镜(FAST)将成为世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,它有望在中性氢巡视、脉冲星搜索、国际VLBI网联测及地外生命搜寻等重要前沿领域取得突破.本文介绍了FAST工程概念的提出及望远镜概况,列出了FAST的主要科学目标及早期科学准备,重点叙述了FAST工程在科学、技术与设备方面的最新进展,并对FAST工程的发展做出了展望.     

FAST——脉冲星观测研究的利器

 2016年9月25日落成的中国自行设计建造的500 m口径球面射电望远镜（FAST）是目前全世界最大口径的射电望远镜。在调试期间已成功发现了脉冲星,实现了国内设备发现脉冲星的零突破。脉冲星是宇宙中的一类奇妙天体,是验证强引力场、强磁场和高密度等极端物理环境下物理规律的"天然实验室"。作为脉冲星研究的利器,预计FAST大规模巡天能够大幅提高已知的脉冲星数目。FAST还将在低频引力波探测、脉冲星物理、星际和星系际介质探测、脉冲星时间尺度建立及脉冲星导航等领域取得突破性进展。在上述研究中,国内天文设备取长补短、相互补充,有望实现中国脉冲星观测研究跨越式发展。     

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望远镜观测项目管理系统框架设计

500 m口径球面射电望远镜(FAST)是中国正在贵州建设的重大科学工程,目标是建成世界上最大的单口径射电望远镜。本文阐述FAST望远镜的自身特点和FAST观测管理系统的基本框架,归纳总结FAST的观测流程,并结合国内外不同望远镜的观测项目管理模式,提出适用于FAST的观测项目管理系统的总体架构,为FAST以后的观测提供技术支持。     

灰色预测在FAST液压促动器中的应用

为了满足500,m口径球面射电望远镜(FAST)工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求,对FAST用液压促动器进行了研究,将灰色预测模型应用到传统PID控制中,提出一种新型的步长调整机制,在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时,很好地解决了传统PID控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题.通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比,结果表明,变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度,速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s,位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm,可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求.     

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。     

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。     

中国大型射电望远镜在引力波探测方面的潜在突破

中国已经建设、正在建设和将要建设成更多的射电望远镜,本文着眼于讨论这些望远镜在引力波直接探测方面的潜在突破.其中,基于最新的脉冲星噪声参数和望远镜设计指标,计算了使用不同射电望远镜以及他们的组合开展脉冲星测时观测的技术能力,在此基础上进一步计算并讨论了利用这些望远镜开展脉冲星测时阵列的可能性及其引力波探测的能力预期.研究发现,大型望远镜如贵州500m口径球面射电望远镜和计划中的新疆奇台110m全可动望远镜的配合将大幅度提高现有国际脉冲星阵列测时能力,建成这些望远镜之后,极有可能在短期内获得重大突破.     

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。     

关于我国未来天文大设备的一点战略思考

本文回顾了近年来国际上天文大设备的现状和发展态势,简要叙述了国内目前天文观测设备的现状,并指出一批重要观测设备的建成标志着我国初步形成了天文学研究的实测基础.一个突出的例子是由我国天文学家自主创新的郭守敬望远镜LAMOST.这是一架新型光谱巡天型望远镜,它的建成标志着我国大型天文光学望远镜技术的突破.正在建设的500m口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上最大的单天线望远镜,它的建成将使我国射电天文研究走到世界前列.本文还介绍了一些已经提出的天文地面和空间大设备计划,并对我国未来天文大设备的发展进行了一点战略思考,提出了一些个人的建议.     

基于双波束的天马望远镜主反射面面形快速测量

天马望远镜的主反射面受重力、热等因素的影响会发生大尺度形变.主动反射面是补偿大尺度形变,保证望远镜电性能最有效的手段.对主反射面形变的快速测量是主动反射面高效率工作的核心问题.目前的测量耗时约为20 min,耗时较多.本文提出了一种基于双波束的相位恢复法,此方法基于双波束的天线方向图具有相似性和重叠性的特点,在保证测量信噪比的同时,通过减少扫描区域来缩短测量时间.与单波束测量相比,可将测量时间缩短1/2以上,提高了观测时间利用率.通过测量两个波束的一组部分聚焦和两组部分离焦天线方向图,再经过最小二乘数据处理得到大尺度形变.在天马望远镜对重力和热形变的实测表明,本方法可在8 min内测量得到不同情况下的主反射面面形,测量精度可达55μm.此方法有效地改善了望远镜波束,提高了望远镜效率,可应用于其他具有多波束接收系统的大型射电望远镜.     

基于GPS的FAST望远镜馈源平台自动测量控制系统

500m直径大射电望远镜(简称FAST望远镜)的跟踪观测是由馈源的空间运动来实现,因此馈源在搜索运动过程中要保持很高的稳定性。就馈源平台自动控制系统对位置和姿态测量精度要求进行分析,提出了采用实时动态技术和全球定位系统(GPS)姿态测量技术进行馈源平台的实时监控,以实现整个FAST望远镜对宇宙射电源的自动化跟踪。介绍了GPS时实动态姿态测量原理和FAST监测系统的构成,以及姿态测量的数学模型和解算方法。该方法在50mFAST馈源模型上试验得到馈源平台中心点位精度为5.65mm、姿态精度0.345°可以满足FAST望远镜一次支撑的精度要求。     

媒体纵览

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)     

基于寻源与跟踪“FAST”主动反射面的形状调节

将反射面调节为工作抛物面是FAST主动反射面技术的关键,通过分析FAST主动反射面的工作特点,发现反射面变位成工作抛物面是通过促动器连接下拉索控制索节点实现的。在反射面板调节约束下,利用寻源与跟踪得到反射面实施调节到理想抛物面位置的数学刻画、建立模型,使得该工作抛物面尽量贴近理想抛物面,从而获得天体电磁波经反射面反射后的最佳接收效果。     

基于改进遗传算法的FAST促动器油缸装配机器人运动学

促动器作为500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)主动反射面变形的驱动装置,共计2225台,是世界罕见的野外台站大规模应用的设备群.针对促动器油缸组件的实际装配需求,采用D-H法建立油缸装配机器人的关节空间;采用解析法求出装配机器人逆运动学的部分解析解;采用基于自适应多种群的遗传算法通过建立多目标函数得到了其余数值解.结果证明,给出的逆运动学模型正确;相比单种群、定算子概率、定迭代次数的传统遗传算法,给出的改进自适应多种群遗传算法稳定性好、收敛快、求解精度高.研究结果为FAST液压促动器油缸装配机器人末端执行器的运动轨迹规划打下坚实基础,也为相似机器人的运动学研究提供思路.