Система управления телескопом

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфеетснииСоциалистичеснииРеспублик и 826273(61) Дополнительное к авт. с вид-ву 08.79 (21) 2812842/18-2 2)Заявле 5 В 15/02 ки РЙ соединением Ъоударстввииый комитет СССР йо девам изобретенийпубликовано ткрыти убликовання описания 05.05,81 та 72) Авторы изобретен Б, Шварцман и А, Б. Медве(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕСКОПОМ Изобретение относится к астроприбсро ухудшению чувствительности системы по строению и может быть использовано при световому потоку нз-за уровня шумов. управлении оптическими телескопами. В системах 1 Д 21, 3, 4 и ЯкоррекИзвестны системы управления телеско- ция положения тенескона, обеспечивающая сом, содержащие фотоэлектрический анали- после наведения телескопа по заданным затор, используемый для автоматической ф координатам приведение исследуемой эвезкоррекции (гндирования). положения те- ды на оптическую ось телескопа, осутцестлескопа путем выработки сигнала рассог- вляется при участии оператора полуавто ласования по смещению звезды с оптиче- матическим путем. ской оси фотоэлектрического анализате Наиболее близкой к предлагаемой явра 11, 21, 3, 41 и 51, ляется система управления телескопом,10для. первоначального наведения фото- содержащая первый и второй элементы И, электрического анализатора на гидировоч- каретки с фотоэлектронным умножнтелем, ную звезду в известных системах приме- причем к входам кареток подключен блок няются каретки устанавливаемые на те- .дистанционного управления, вход котарагеФ т 5лескопе и перемещающие фотоэлектричес соединен с первыми входами триггере н кий анализатор в двух взаимно перпендику- системы унравпения телескопом, выход лярных направлениях 11, 41 и 51, фотоэлектронного умножителя соединен свходом блока контроля и через формироваВ системах 11 и 41 это наведение про,тель сигнала ошибки - с первыми входа- изводится полуавтоматически с участием ми соответственно первого и второго70оператора, а в системе 51- автоматнче- следящих приборов, вторые входы которых . ски, однако при этом требуется большое подключены соответственно к первому н поле зрения анализатора, что приводит к второму выходам первого блока сравнения, третьи входы - ко второму и третьему,входам системы управления телескопом,четвертые входы - к первому выходу триггера, а первые выходы - к соответст -вующим входам телескопа (61,Недостатком этой системы являетсянизкое быстродействие процесса первоначального наведения телескопа на исследуемую звезду и фотоэлектрического умножителя на гидировочную звезду, являк.;щееся следствием необходимости оператору отождествления (нахождения) этйхэвезд в поле зрения видеоконтрольногоустройства и осуществления полуавтоматической коррекции положения.Кроме того, известная система имеетнизкую информационную надежность процесса управления, выракающуюся в том,что при исчезновении изображения гидировочной звезды, например иэ-эа облачности,20а также в других случаях, когда это изобрахсение не различимо на фоне неба,процесс управления телескопом происходитнеправильно. Имеющийся в системе 41контроль таких ситуаций не является неп 25рерывным, так, как функционирует тольков режимах, когда происходит одновременное перемещение коррекционной пластиныи, как следствие, этого перемещения тетескопа, в то время, как в системе 5, контроль таких ситуаций осуществляется30постоянно Цель изобретения - повышение точности и надежности системы.Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены второй блок сравнения, регистр и сканирующее устройство, входы которого соединены с соответствующими выходами триггера, а выходы - с пятыми входами соответственно первого и второго следящих приводов, выход блока контроля соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом вто рого блока сравнения, третий вход - с третьим выходом первого блока сравнения, а выход через регистр - со вторым входом второго блока сравнения, второй выход которого соединен,с первым входом 50 второго элемента И и вторым входом триггера, третий вход которого соединен с четвертым выходом первого блока сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторыми. 55 выходами первого и второго следящих приводов, второй вход второго элемента И соединен с первым выходом триггера,3 4В предлагаемой системе процесс на-,ведения телескопа на исследуемую звездупроисходит автоматически беэ участияоператора и включает в себя этап регистрации и запоминания светового потокафона неба, который происходит при приближении оптической оси телескопа к направлению на исследуемую звезду,По окончании установки телескопа, втом случае, если гидировочная звезда неоказывается в достаточно узком, для обеспечекия низкого уровня шумов, поле зрения фотоэлектрического анализатора, товключается режим поиска гидировочнойзвезды, осуществляемый путем перемещения телескопа по траектории сканирования,причем обнаружение этой звезды осуществляется сравнением текущего световогопотока с величиной светового потока фона неба,Это сравнение далее происходит ипри автоматическом:гидировании, чтопозволяет выявить исчезновение гидировочной звезды из поля зрения и перевести систему управления на режим программного управления беэ .обратной связи пофотоэлектрическому каналу.Функциональная схема устройства представлена на чертеке,На телескопе 1 установлены каретки 2с расположенным на них фотоэлектроннымумножителем (ФЭУ) 3. Каретки управляются блоком 4 дистанционного управления,Первый и второй следящие приводы 5 и6 содержат преобразователь 7 угол-код,редуктор 8, первый исполнительный механизм 9, второй исполнительный механизм10, сумматор 11, элементы И 12 и 13,регистр 14. Соследящими приводами 5и 6 связаны блок 15 контроля, первыйи второй блоки 16 и 17 сравнения, триггер 18, устройство 19 сканирования, формирователь 20 сигнала ошибки, первый ивторой элементы И 21 и 22, регистр 23,Входы 24-26 системы, выход 27 системы, гидировочная звезда 28, выходы 2932 блока 16 сравнения, выходы 33 и 34триггера 18, входы 35-37 сумматора 11выходы 38 и 39 блока 17 сравнения.Рассмотрим работу системы на примере телескопа 1 с паралактической монтировкой, у которого следящий привод 5осуществляет управление телескопом пооси , . а следящий привод 6 - по оси д.;,Система начинает управление телескопом 1 по команде фВвод, поступающейна вход 24, одновременно с этой командой на входы 25 и 26 начинают поступать текущие расчетные значения коорди-.роля, Укаэанная операция осуществляетяпутем сравнения блоком 17 сравнения кодов на выходе блока 15 контроля и регистра 23. Если текущее значение свет(ьвого потока на выходе блока 15 контроляменьше, чем на выходе регистра 23, гоза счет того, что на выходе 38 йижа 17сравнения вырабатывается сигнал "1,эта величина записывается через открытый элемент И 21 в регистр 23, в противном случае на выходе 38 блока 17 формируется сигнал "0 и в регистре 23 код ыеменяется,Оканчиваегся процесс измерения фонанеба по окончании процесса наведения гелескопа 1, когда рассогласование по обеимосям уменьшается до заданной величины, приэтом на выходе 32 блока 16 сравненияформируется сигнал фО", закрывающийэлемент И 21Рассмотрим случай, . когда наведениетелескопа 1 происходит с ошибкой по положению большой величины поля зренияФЭУ 3.В этом случае величина светового потока, измеренного блоком 15 контроля,не будет существенно. превышать величину фона неба, хранимую в. регистре 23,это выявит блсж 17 сравнения, на выходе39 которого сформируется сигнал "0",Триггер 18 при поступлении таких сигналов с блока 16 и 17 устанавливаетсяв состояние, при котором только на выходе 33 формируется сигнал "1"При этомвключается режим поиска телескопа 1 гидировочной звезды 28, который заключается в том, что на траекторию движения гетескопа 1 по расчетным величинам Ьр инакладывается движение по траекто 9рии сканирования, задаваемого устройством 19 сканирования. При этом на выходах устройства 19 блока сканированияформируется код перемещения по траектории сканирования, который через регистры14 поступает на вход сумматора 11, отрабатывается исполнительными механизмами 9 и 10 в следящих приводах 5 и 6,Таким образом, телескоп 1 переместится в положение, при котором гидировочнаязвезда окажется в поле зрения ФЭУ 3, Вэтом случае телескоп 1 перейдет в режимавтоматического гидирования, при которомположение телескопа 1 непрерывно корректируется по положению изобракения гидировочной звезды 28 в фокальиой плоскости ФЭУ 3, тем самым обеспечивается отслеживание телескопа 1 исследуемой звезды. В таком режиме величина световогопотока, сформированная блоком 15 контро. наг исследуемого объекта, на который на-.,водится телескоп 1. Наведение телескопа1 по каждой оси осуществляется путемего вращения через редуктор 8 исполнительным механизмом 10, управляемым по 5.сигналам рассогласования Ь между расчетным значением координаты, поступающим на вход 37 сумматора 11 и фактическим положением телескопа 1, измеряемымпреобразователем 7 и поступающим на 10вход 35 сумматора,Величина Ь. формируется на выходесумматора 11, По команде "Ввод" триггер 18 устанавливается в состояние, прикотором на выходах его формируется сигнал "0", при этом на выходах устройства19 блока сканирования и на выходе регистра 14, связанном с входом 36 сумматора 11, формируется код "О", Блок 16с авнениг, производит анализ величинь120Ррассогласования Ь по каждой оси,Пусть в момент начала наведения телескопа 1 величина рассогласования пообеим осям больше Ь,1, где Ь 1 И - зонаизмерения фона (обычносоставля ет 2310-40). Тогда на выходах 29 и 30блока 16 сравнения устанавливается сигнал 1", при котором открываются элементы И 13 и код рассогласования поступаетна исполнительный механизм 10, 30Если в процессе наведения телескопа1 ассогласование по одной из осей стаРнет меньше Ь 1 Н, в то время как по другойоно превышает эту величину, движение попервой. прекращается по сигналу блока16 сравнения, закрывающему соответствующий элемент И 13, Когда рассогласование по обеим осямстанет меньше 01 ц на"0"выходе 32 блока 16 сравнения сигнализменяется на "1" и в процессе последующей обработки до нуля рассогласованияпроизводится процесс измерения величиныфона неба. Он осуществляется с помощькФЭУ 3, который каретками 2, управляемыми блоком 4 дистанционного управления,установлен по команде "Ввод" в положение, определяемое величиной расстояниямежду изображением гидировочной звездыи исследуемой звезды, измеренными в фокальной плоскости ФЭУ 350Поле зрения ФЭУ выбрано небольшим(10, 30 ) для обеспечения низкого уровня шумов. Блок 15 контроля вырабатываеткод, пропорциональный текущей величинесветового потока, регистрируемогоФЭУ 3, В течение времени измерения величины фона неба в регистре 23 запоминается минимальная величина светового потока, зарегистрированная блоком 15 конт273 0 1% 20 23 36 33 43 7 826ля существенно больше величины фона не-ба, хранимой регистром 23 и на выходе39 блока сравнения 17 устанавливаетсясигнал 1", при котором триггер 18 переходит в состояние, когда на его выходе 33 формируется сигнал "0, а навыходе 34 - сигнал "1", устройство 19сканирования прекращает формированиетраектории сканирования и поправка в положении телескопа эа счет, сканированияхранится в регистрах 14. Управление телескопом происходит по сигналам формирователя 20 сигнала ошибки, который вырабатывает величину рассогласования поосям т, и У в положении иэображениягидировочной звезды 28 относительноцентра поля зрения ФЭУ 3. Эти величинычерез открытые элементы И 12 поступа-ют на исполнительные механизмы 9 телескопа 1, в результате того, что элементыИ 13 закрыты сигналом "1" с выхода34 триггера 18, Исполнительные механизмы 10 при этом не участвуют в управлении положением телескопа 1,В том случае, если ошибка наведениятелескопа 1 настолько мала, что гидиро, вочная звезда 28 оказывается в поле зрения фЭУ 3, режим поиска телескопом 1гидировочной звезды 28 не включается, асразу происходит переключение в режимавтоматического гидирования.Если в процессе автоматического гидирования гидировочная звезда 28 исчезает из поля зрения ФЭУ 3 (например,иэ-за облашости), то величина текущегосветового потока, формируемая блоком 15контроля, станет соизмерима с величинойфона неба, хранимой в регистре 23. Приэтом на выходе 39 блока 17 установится сигнал "0, при котором на выходеэлемента И 22 сформируется импульсныйсигнал, фиксирующий исчезновение изображения гидировочной звезды. Лалее,.с задержкой, определяемой длительностью этого импульсного сигнала, по сигналам свыхода 39 блока 17 сравнения триггер18 переходит в состояние,.при котором наего выходе 34 устанавливается сигнал"0", по которому закрываются элементыИ 12, прекращая работу исполнительныхмеханизмов 9, и управление телескопом1 происходит через открытые элементыИ 13 исполнительными механизмами 10по расчетным значениям р и 8 р, поступающим на входы 28 и 26,У современных отечественных телвскопов (БТА с диаметром зеркала 6 м, уотановленного в специальной астрофиэической обсерватории АН СССР, ЗТШ и 8ЗТА с диаметром зеркала 2,6 м, установленных в Крымской и Бюракансхой астрофизических обсерваториях, и ср.) коррекция положения телескопа и кареток фотогида осуществляется полуавтоматическим путем и делится в среднем2-5 мин для каждого наведения телескопа, Среднее количество наведения за наблюдательную ночь 10,Применение предлагаемой системы позволяет производить этот процесс автоматически, без участия оператора, при этом время коррекции уменьшится в 2-3 раза. формула изобретения Система управления телескопом, содержащая первый и второй элементы И, каретки с фотоэлектронным умножигелем, причем к входам кареток подключен блок дистанционного управления, вход которого соединен с первым входом триггера и подключен к первому входу системы, вы-, ход фотоэлектронного умножителя соединен с входом блока контроля и через формирователь сигнала ошибки - с первыми входами соответственно первого и второго следящих приводов, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам первого блока сравнения, третьи выходы - ко второму и третьему, входам системы управления тетелескопом, четвертые входы - к первому выходу триггера, а первые выходы - к соответствующим входам телескопа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и надежности системы, в ней установлен второй блок сравнения, регистр и скайирующее устройство, входы которого соединены с соответствующими выходами триггера, а выходы - с пятыми входами соответственно первого и второго следящих приводов, выход блока контроля соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второго блока сравнения,третий вход - с третьим выходом первого блока сравнения, а выход через регистр со вторым входом второго блока сравнения; второй выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым входом триггера, третий вход которого соединен с четвертым выходом первого блока сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно совторыми вькодами первого и второго9 826273 10следящих приводов, второй вход второ. Авторское свидетельство СССР пого элемента И соединен с первым выхо- заявке Ио 2129828/24, кл. Я 05 В 1/02,дом триггера. 29,04.75.Источники информадии, 4. Авторское свидетельство СССРпринятые во внимание при экспертизе% 641402, кл. б 05 В 15/02, 1977.1. Медведев А, Б, и Неплохов Е.М, 5, Авторское свидетельство СССРфотоэлектрическая система автоматически- по заявке Мф 2589471/18-24,го управления БТА, -"Оптико-механичес- кл, 8 05 В 15/00, 13.03.78.кая промышлейность", 1977, Мо 3. 6, Авторское сидетельство СССР2. Авторское свидетельство СССР 0 М 510691, кл. О 05 В 15/02,Составитель Г. НефедоваРедактор Е. Йичинская Техред Н.Майорощ. Корректор М, Йемчик Зак Тираж 94 а Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 з 2375/34 ВНИИПИ Госуда по делам иэоб 13035; МоскваПоди исноеитета СССРытийкая наб д, 4/5 твенного ктений и ст Ж 35, Рауш