Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа

СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1679466 А 1 51)5 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН авления авто- туры "Орион". бсерватории, 35.Под ред. Чеение, 1977, с. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Крмоян М.Н. Система упрматической работой аппараСообщения Бюроканской оВып. ХВ. Ереван: 1972, с. 27 -Астроследящие системы./моданова Б.К, М.; Машиностро20-22.(54) СИСТЕМА ОРИЕНТАЦИИ И СТАБИЛИ ЗАЦИИ АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКО ПА(57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для прецизионной стабилизации астрономическихтелескопов, установленны на космических аппаратах в опорно.поворотны устройствах. Цель изобретения - повышени точности и расширение функциональных возможностей системы ориентации и стабили Изобретение относится к автоматике и предназначено для прецизионной стабилизации астронмоических телескопов, установленных на подвижном основании в опорно-поворотных устройствах.Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей системы.Цель достигается тем, что в предлагаемую систему введен контур управления астро- датчиком, обеспечивающий его перемещение относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, чем обеспечивается инвариантность астродатчика к этим поворотам телескопа. зации. В системе телескоп установлен в двухосном опорно-поворотном устройстве, обеспечивающем его наведение в направлении на исследуемые звезды. Стабилизация телескопа осуществляется по сигналам двухкоординатного астродатчика, установленного на корпусе телескопа в отдельном опорно-поворотном устройстве, Астродатчик наводится на выбранные опорные звезды, расположенные под небольшими углами (порядка нескольких градусов) к оптической оси телескопа. Цель достигается тем, что в систему введен канал управления астродатчиком, обеспечивающим его перемещения относительно корпуса телескопа в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа вокруг оптической оси, вызванным кинематическими особенностями системы, Этим достигается инвариантность астродатчика к указанным поворотам телескопа, что позволяет повысить точность системы ори- Я ентации и стабилизации, а также расширить ее функциональные возможности, 2 ил. На фиг.1 приведена функциональная схема системы ориентации и стабилизации астрономического телескопа; на фиг.2 - кинематическая схема установки телескопа, О"Система содержит телескоп 1, космиче ский аппарат 2, опорно-поворотное устройство (ОПУ) 3 телескопа, опорно-поворотное устройство 4 астродатчика, двухкоординат- д ный астродатчик 5, эадатчик 6, блок управления 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 умножения 17, блок 18 компенсации перемещения аст 1679466родатчика относительно корпуса телескопа,второй сумматор 19, третий усилительно-преобразующий блок 20, пятый исполнительныимеханизм 21, третий датчик поворота 22.На фиг.1 приняты следующие обозначения; Хт и Ут - поперечные оси телескопа,Ет - оптическая ось телескопа, ао и /3 оуглы наведения (разворота) телескопа соответственно вокруг внешней и внутреннейосей опорно-поворотного устройства 3 телескопа, Хд и Уд - оси чувствительностиастродатчика 5, 7 д - оптическая ось астродатчикэ, а; и а 2 - углы устэвок астродатчика соответственно вокруг первой и второйосей опорно-поворотного устройства астродэтчиа,На фиг.2 приведена кинематическая схема установки телескопа 1 с астродатчиком 5на космическом аппарате 2, где обозначены;ОХоУоЪ - базовая система координат,ОХтУтТ-система координат, связанная с главными осями инерции телескопа; ОХ 1 У 171 -система координат, связанная с осямиопорно-поворотного устройства 3 телескопа; ОХдУдЛд - система координат, связанная с астродатчиком; ОХ 2 У 2 Е 2 - системакоординат, связанная с осями опорно-поворотного устройства 4 астродатчика; Я 1 - исследуемая звезда; 32 - опорная звезда;у =- япД 1 ао - угол поворота телескопа вокруг оптической оси в базовой системе координат, вызванный разворотами телескопавокруг внешней и внутренней осей опорноповоротного устройства 3 телескопа.Из фиг.2 видно, что в системе присутствуют кинематические связи в измерительнойчасти системы, обусловленные несовпадением осей чувствительности астродатчикаХд и Уд с осями стабилизации телескопа Хти Ут и определяемые взаимным положением опорной и исследуемой звезд, т.е. угламиуставок ат и а 2, а также кинематическиесвязи в силовой части, вызванные несовпадением осей Ут и Ь ОПУ телескопа с осямистабилизации телескопа Ут и Ет и обусловленные разворотом телескопа на угол 30 вокругвнутренней оси Х ОПУ телескопа.Система работает следующим образом.Перед началом каждого сеанса работыопределяют угловое положение космического аппарата 2 относительно направления на выбранную исследуемую звезду 31,на основании чего рассчитывают углы наведения ао и Д телескопа 1 см, фиг,2). Затемпо взаимному положению исследуемой Яиопорной 52 звезд рассчитывают углы уставок а 1 и щ астродатчика 5, Расчетные значения углов наведения и уставокзакладывают в задатчик 6 (см. фиг,1),Соответствующими уставками на исполнительные механизмы 14, 15 с третьегои четвертого выходов эадатчика б астрозадатчик 5 выставляется относительно корпу 5 са телескопа 1 в требуемое положение ификсируется,После этого начинается процесс наведения телескопа 1 на исследуемую звезду31. При этом первый и второй выходы задат 10 чика б через блок управления и коммутации7 поцключаются соответственно к входамусилительно-преобразующих блоков 8 и 9,Далее из задатчика б выдаются уставкиОа и ЧД, которые отрабатываются испол"5 нительными механизмами 10 и 11.По окончании процесса наведения телескопа 1 первыл и второй выходы задатчика6 отключаются от входов усилительно-преобразующих блоков 8 и 9,В результате указанных действий иэображение исследуемой звезды Я 1 оказывается в центральной области фокальнойплоскости телескопа 1, а иэображение опорной звезды 32 - в поле зрения астродатчика25 5, Затем к входам усилительно-преобразующих блоков 8 и 9 через блок управления икоммутации 7 подключаются соответственно первой и второй выходы астродатчика 5,Сигналы рассогласования с выходов астро 30 датчика 5 поступают в усилительно-преобразующие блоки 8 и 9, где формируютсясигналы управления исполнительными механизмами 10 и 11 и через опорно-поворотноеустройство 3 телескопа поворотами телескопа35 1 осуществляется приведение изображенияопорной звезды Я 2 в "нуль" астродатчика 5.Далее начинается процесс стабилизации. При этом возмущающие движения космического аппарата вокруг осей Х и У40 парируются угловыми поворотами Р и а телескопа, в результате чего исследуемаязвезда удерживается на его оптической осив течение всего сеанса работы, При этомработает контур компенсации возмущенийположения астродатчика, вызванных угловыми поворотами телескопа, Этот. контуробразован датчиками поворота 12 и 13, сумматором 16, блоком умножения 17, блокомкомпенсации 18, сумматором 19, усилительно-преобразующим блоком 20, исполнительным механизмом 21 и датчиком поворота 22.Датчики поворота 12, 13 вырабатывают сигналы, пропорциональные соответственноуглам поворота ( ао+ а) и ф+ р), Этисигналы характеризуют текущее положениетелескопа относительно его исходного (базового) положения. В соответствии с их Значениями, на выходе блока компенсации 18вырабатывается сигнал Обк, пропорцио 1679466нальный кинематическим угловым поворотам у = а РП Д +,3телескопа вокруг оптической оси У 1 опорно-поворотного устройства 3. Сигнал Обк сравнивается в сумматоре 19 с сигналом датчика поворота 22 и через усилительно-преобразующий блок 20 поступает на вход исполнительного механизма 21, который. отрабатывая 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 оказывается инвариантным к угловым поворотам у, совершаемым телескопом вокруг своей оптической оси в процессе стабилизации, а зто значит, что компенсируется влияние на работу системы кинематических обратных связей, которые структурно охватывают каналы стабилизации,Таким образом, благодаря перемещениям астродатчика 5 относительно корпуса телескопа вокруг его оптической оси в направлении, противоположном угловым поворотам телескопа, вызванным кинематическими особенностями системы ориентации и стабилизации, повышается точность системы,Так, например, для случая, когда телескоп развернут вокруг внутренней оси опорно-поворотного устройства на угол р= 15 О, угловое расстояние между исследуемой и опорной звездами равно 1 О, а амплитуда "качки" космического аппарата вокруг поперечной оси У телескопа составляет 2 угл,мин, компенсируемая ошибка стабилизации по каждому каналу примерно равна +0,5 угл.с. Компенсация ошибки стабилизации позволяет ослабить требования по ограничениювеличины угла 3, в результате чего расширяются функциональные воэможности работы системы, связанные с выбором исследуемых звезд.Формула изобретения Система ориентации и стабилизации астрономического телескопа, содержащая установленное на космическом аппарате двухосное опорно-поворотное устройство телескопа, внутренняя рамка которого кинематически соединена с телескопом, содержащая двухкоординатный астродатчик, задатчик, блок управления и коммутации, два усилительно-преобразующих блока, четыре исполнительных механизма, два датчика поворота, встроенные соответственно по внешней и внутренней осям опорно-поворотного устройства телескопа, установленное на телескопе опорно-поворотное устройство астродзтчика, первая и вторая оси которого в исходном состоянии параллельны соот ветственно внешней и внутренней асям опорно-поворотного устройства телескопа, а внутренняя рамка кинематически соединена с астродатчиком, первые выходы астродатчика и задатчика соединены через блок управления и коммутации с входом первого усилительно-преобразующего блока, вторые выходы астродатчика и задатчика соединены через блок управления и коммутации с входом второго усилительно-преобразующего 510 сти разворота астродатчика относительно корпуса телескопа, в нее введены блок умножения, два сумматора, блок компенсации перемещения астродатчлка относительно телескопа, третий усилительно-преобразующий блок, пятый исполнительный механизм,ЗО третий датчик поворота, а опорно-поворотное устройство астрадатчика выполнено трехосным, причем его третья ось является внешней по отношению к двум другим осям и параллельна оптической оси телескопа, выход первого датчика поворота соединен с неинвертирующим входом первого сумма 35 тора, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход второго 40 датчика поворота соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом блока компенсации перемещения астродатчика относительно корпуса телескопа, соединенного выходом с неинвертирующим входом второго сумматора, выход которого соединен с входом третьего усилительно-преобразующего блока, соединенного выходом с входом пятого исполнительного механизма, выход которого кинематически соединен с третьей осью опорно-поворотного устройства астродатчика, инвертирующий вход второго сумматора соединен с выходом третьего датчика поворота, встроенного па третьей оси опорно-поворотного устройства астродатчика, а инвертирующий вход первого сумматорасоединен с первым выходом задатчика. блока, выходы первого и второго усилительно- преобразующих блоков соединены с входами соответствующих исполнительных механизмов, выходы которых кинематически соеди нены соответственно с внешней и внутреннейосями опорно-поворотного устройства телескопа, третий и четвертый выходы эадатчика соединены соответственно с входами третьего и четвертого исполнительных механизмов, 20 выходы которых кинематически соединенысоответственно с первой и второй осями опорно-поворотного устройства астродатчика, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функци ональных воэможностей за счет воэможно 1679466. Иванова Техред М.Моргентал Коррект Ре издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 роизводствен аказ 3214 Тираж 448 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5