Система управления положением телескопа

ОП ИСАНИНАИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 С 05 0 1/026 05 В 11/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытнй(54) СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ТЕЛЕСКОПА Изобретение относится к области автоматического управления и может найти применение в комплексах крупных и средних оптических телескопов.Известна система управления 1, содержащая преобразователь напряжения в частоту, избирательный усилитель, подключенный к фазачувствительному выпрямителю, сумматор, двигатель грубой настройки и синхронный двигатель, кинематически связанные через дифференциал. Известно устройство 2, содержащее вычислительный блок клавиши ручной коррекции гене 1 ратор импульсов, счетчик импульсов, сумматор, выход которого связан с цифровым следящим приводом, выходной вал которого связан с телескопом,Ближайшим прототипом предлагаемой системы является система управления положением телескопа 3, содержащая оптически связанные с телескопом светочувствительный элемент, фотоэлектрический анализатор и коррекционную пластину, блок ввода данных и по числу координат управления телескопом блоки коррекции положения телескопа, управления фотагидам, интегрирования, сумматор-вычитатель, цифра-аналаговый преобразователь и поеобраэователь угол-код, причем выход фотоэлектрического анализаторасоединен с первыми входами блоковуправления фотагидом, вторые входыкоторых соединены с первым выходомблока ввода данных, второй выход которого подсоединен к входам сумматоров-вычитателей, выходы которыхподсоединены к входам цифра-аналоговых преобразователей, выходы которых механически связаны с телескопом и входами преобразователей уголкод, выходы которых, соединены са втарами входами сумматоров-вычитателей,первый, второй и третий выходы блоков управления фатагидам соединенысоответственно с коррекционной пластиной и с первыми и вторыми входамиблоков интегрирования, третьи входыкоторых соединены с первыми входамиблока ввода данных, а выходы блоковкоррекции положения телескопа соединены с третьими вхагами сумматараэ -ьычитателей. Все известные системы гаэваляют управлять положением телескопа, на котором может быть устананпен светаприемник например спектраграф,фагаметр и т.п.), который асна:;Он ,та -гидом, автоматически управляющим положением коррекционной пластины, через которую проходит свет исследуемого объекта,Даже достаточно точные системыуправления положением телескопа обпадают погрешностями в наведенииизображения исследуемого объекта наоптическую ось светоприемника, которые вызываются ошибками из-за рефракции, дифференциальными гнутиями 10между внешней выносной трубой гида,позволяющего автоматически гидировать всем телескопом, и трубой телескопа и т,д. В азимутальном телескопе возникают дополнительные сшибки из-за погрешностей отРаботки параллактического угла. Суммарная максимальная величина этих ошибок достигает 30-60.Рабочие углы отклонения коррекционных пластин ограничены габаритамиэтих пластин и обычно лежат в пределах до 5-10 отклонения световогопучка в длиннофокусных системах. Фотогид светоприемника должен позволять отрабатывать возмущение воздей 25ствия высокой частоты, поэтому коррекционная пластина и элементы конструкции, связанные с ней, должны иметьминимальный момент инерции, это требование существенно ограничивает га- З 0бариты пластины,В известных системах, где нетэлектрической связи между устройст-вом управления положением телескопаи автоматическим гидом светоприемника по достижении предельных угловповорота коррекционной пластины(наезда на концевики коррекционнойпластины) автоматическое гидированиепрекращается, оператор вынужден прерывать экспозицию, осуществлять полуавтоматически корректирование положения телескопа и пластины, послечего возможно предложение прерваннойэкспозиции, Это существенно снижает 45быстродействием системы управления,Быстродействие известных системуменьшается также вследствие того,что по окончании работы по одномуобъекту при перенаведении на другойобъект коррекционная пластина автоматически не устанавливается в нулевое (среднее) положение, что увеличивает время поиска и отождествления исследуемого объекта.В процессе автоматического гидирования возможно ложное срабатываниефотогида, например, от засветки луны, закрытия гидируемого объекта облачностью, при предельно слабых объектах . 11 ри этом происходит ложное ЬОдвижение коррекционной пластины и потеря исследуемого объекта, котораявызывает значительные затраты времени на дальнейший поиск операторомисследуемого объекта, Ь 5 Целью изобретения является повышение быстродействия системы управления, Это достигается тем, что в известную систему введены по числу координат управления телескопом блоки ограничения движения коррекционной пластины, коммутации сигналов, контроля фотогида, управления окончанием гидирования и датчики крайних положений коррекционной пластины, выходы которых подключены к первым и вторым входам блока ограничения движения коррекционной пластины и к первым и вторым входам блоков коммутации сигналов, третьи входы которых подключены к первым выходам блоков интегрирования и входу блока контроля фотогида, к .первым входам блоков коррекции положения телескопа, вторые входы которых подключены к четвертым входам блоков коммутации сигналов, выходу блока контроля фотогида и четвертым входам блока управления фотогидом, третьи входы которых подсоединены к первым выходам блоков ограничения движения коррекционной пластины, второй выход . которого подключен к третьим входам блоков коррекции положения телескопа, первым входам блоков управления окончанием гидирования и седьмым входам блока коммутации сигналов, пятый и шестой входы которых подключены к второму и третьему выходам блоков интегрирования, третьи входы которых подключены к первому входу блока ввода данных и к первым входам блоков управления окончанием гидирования, второй вход которого подключен к третьему выходу блока ввода данных, второй выход которого подключен к восьмым входам блоков коммутации сигналов, четвертым входам блоков коррекции положения телескопа, пятые и шестые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока ввода данных и выходам блоков коммутации сигналов .Кроме того, цель достигается также тем, что блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента 2 ИИЛИ и входам блока, а выходы элемента 2 ИИЛИ и генератора одиночных импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, а третий вход элемента 2 ИИЛИ подключен к выходу таймера.На чертеже представлена функциональная схема системы управления.На телескопе 1 установлен снетоприемник 2, оснащенный коррекционной пластиной 3, фотоэлектрическим анализатором 4 и светочувствительным элементом 5Телескоп кинемати,чески связан с устройствами задания положения 6. Блок ввода лаииых /5 6814электрически нлан с блоком 8 упран -ленин окончанием гилиронания, блоком9 коррекции положения телескопа, блоком 10 управления фотогидом.Блок интегриоования 11 соединен сблоком 12 контроля Фотогида, Блок13 ограничения движения коррекционной пластины подключен к входу блока10 управления Фотогидом. С телескопом кинематически связаны цифро-аналоговый преобразователь 14 и преобразователь у-.ол-код 15, подключенный к входу вычитания 16 сумматоравычитателя 17. Вход 18 подключен квыходу блока ввода данных 7, к ре -гистру 19 подключен вход 20, соединенный с блоком 21 коммутации сигналов. Блок 7 содержит элемент И 22,связанный через генератор 23 одиночных импульсов и клавиатуру ввода 24с узлом выработки текущих координат25, Блок 8 содержит триггер 26, имеющий три устойчивых положения и линиюзадержки 27,Блок 9 содержит элемент 2 ИИЛИ28, имеющий входы 29,30,31,32, узелформирования знака 33, имеющий входы34, 35, 36, 37, 38, 39, сумматор 40,25элемент ИЛИ 41,Блок 10 содержит триггер 42,имеющий обнуляющие входы 43, 44, 45,элемент И 46, соединенный с приводом 47. 30Блок 11 содержит элемент И 48,подключенный к счетному входу 49счетчика 50, связанному с дешифратором 51, выходы которого 52, 53 информируют о знаке содержимого счетчика 3550, 54 - о нулевом положении счетчика.Триггер 55 связан с входящими вблок 12 таймером 56 и элементом И57,Датчики крайнего положения коррекционной пластины 58, 59 соединены с таймером 60, генератором 61 оди-ночных импульсов и элементом 2 ИИЛИ62, 45Блок 7 имеет вход, являющийся входом элемента И 22 и выходы: первыйвыход генератора 23, второй - выходузла 25, третий подключен к кнопкеввод.Блок 8 имеет первый и второй входы, подключенные к входам триггера26, и выходы, подключенные к выходам триггера 26.Блок 9 имеет входы с первого почетвертый, являющиеся входами элемента 41, пятый вход - вход регистра19, шестой вход - вход сумматора 40Блок 10 имеет первый вход - входэлемента И 46, второй, третий, четвертый - входы триггера 42, выходы ЬОблока: первый выход привода 47, второй - выход элемента И 46, третий -выход триггера 42.Блок 11 имеет входы: первый итретий - входы элемента 48, второй связан с входами счетчика и триггера50, 55, выходы блока; первый - выход триггера 55, второй и третийвыходы 54, 53 дешифратора 51Блок 13 имеет входы, связанныес входами таймера 60, первый выходблока является выходом элемента 2 И 2 ИЛИ 62, второй выхоц - выход генератора одиночных импульсов 61,Блок 9 имеет входы: первый, второй, пятый, шестой - соответственно38, 39, 37, 36, третий, четвертый,седьмой, восьмой - соответственно30, 32, 31, 29, выход блока - выходузла 19.Рассмотрим работу системы.Пусть в исходном положении пластина 3 находится в среднем положении. Нажатием кнопки ввод блокакоммутации 21 оператор дает командутелескопу осуществлять наведениена исследуемый объект, координатыкоторого набраны на клавиатуре ввода 24. При этом триггера 26 в обоихустройствах задания положения устанавливаютсяв положении 3, при котором срабатывает элемент И 22, генератор 23 одиночных импульсов формирует сигнал, обнуляющий регистр 19и триггер 42, который устанавливается в состояние 0, тем самым переводя в состояние ффОф триггер55 и обнуляя счетчик 50, Сигнал генератора 23 одиночных импульсовтакже опрашивает клавиатуру ввода24, при этом код, характеризующийкоординаты исследуемого объекта, записывается в узел 25,откуда текущеезначение координат поступает в устройства задания положения 6.Цифро-аналоговые преобразователи14 осуществляют разворот телескопапо двум осям в соответствии с координатами исследуемого объекта. Управляются эти приводы по сигналамрассогласования на выходе сумматора-вычитателя 17 между текущим значением координаты, поступающим с выхода узла 25 и кодом, пропорциональньм фактическому положению телескопа по данной оси, Формируемым преобразователем угол-код 15,Наведение телескопа заканчивается тем, что свет от исследуемогообъекта, проходя через оптическийтракт телескопа, будет попадать через коррекционную пластину 3 на центрсветочувствительного элемента 5 ифотоэлектрического анализатора 4,После этого на триггер 42 подается команда пуск, переводящая егов состояние 1, при котором работает Фотогид светоприемника. В процессе слежения за исследуемым объектом в результате флюктуаций атмосферы, воздействующих на световой поток от исследуемого объекта, изменения инструментальных погрешностейтелескопа, ошибок от рефракции и про 681418чих погрешностей изображение исследуемого объекта смещается с центрафотоэлектрического анализатора 4 навеличину, пропорциональную этим возмущающим воздействием, что не позволяет обеспечить высокое качествоработы светоприемника.Фотоэлектрический анализатор 4определяет величину отклонения отцентра изображения исследуемого объекта по двум взаимно перпендикулярным осям, пс которым, далее прсизводится компенсация их путем вращениякоррекционной пластины соответственно приводом 47. Этот привод имеетрелейную характеристику, Обеспечивающую отработку рассогласования содной фиксированной скоростью с учетом знака рассогласования .Привод 47 разворачивает коррекционную пластину в такое положение,чтобы свет от исследуемого объектапреломленный коррекционной пластиной,попадал на центр фотоэлектрическогоанализ атора 4.В течение времени работы привода47 сигналы элемента И 46, управляющие им, разрешают прохождение импульсов с частотой й на входе элементаИ 48 на счетный вход счетчика 50,который осуществляет накопление сознаком, зависящим от знака рассогласования, а значит и от направлениявращения двигателя,Таким образом, показание счетчика 50 приблизительно пропорциональновеличине угла поворота коррекционнойпластины, а знак - соответствует знаку отклонения пластины от среднегоположения, в котором она находитсядс включения фотогида.При показаниях счетчика 50, соответствующих углу поворота коррекциснНОй пластины Р=(-3.)Е, Где 6 - угОл,(максимального поворота коррекционнойпластины, отсчитанный от среднего ееположения и ограниченный датчикамиконечного положения 58, 59, на выходе счетчика 50 формируется импульс,поступающий на Я - вход триггера 55.Этот сигнал переводит триггер в состояние 1, по которому начинает 50работать блок 9 коррекции положениятелескопа.Коррекция положения телескопапроисходит следующим образом.В результате наличия сигнала 1 55на входе 30 элемента 2 ИИЛИ 28 поступающие с заданной частотой импульсы, соответствующие единице младшегоразряда преобразователя угол-код 15,проходят на вход узла формированиязнака 33, который присваивает имзнак, соответствующий знаку на выходах 52, 53 дешифратора 51. ЭлементИЛИ 41 разрешает суммирование кодарегистра 19 с кодом узла 33 формирования знака,б 5 Таким образомпроисходит увеличение кода, хранимого в умматсре.Этот код поступает на вход сумматора-вычитателя 17 в результате телескоп осуществляет ксррекцисннседвижение, скорость которого равнаскорости увеличения кода регистра19, в слччае запуска коррекции посигналу триггера 55 эта скорость,должна быть несколько меньше фиксированной скорости привода 47,В результате такого коррекционно=го движения телескопа фотогид светоприемника начинает отрабатывать коррекционную пластину в среднее положение, причем сигналом отработки вэто положение является уменьшение донуля показания счетчика, что выявляет дешифратор 51 при этом сигнална его выходе 54 устанавливает триггер 55 в состояние0и коррекция положения телескопа прекращается.Далее система работает аналогично тому, как и до осуществления коррекции положения телескс.вТакимобразом, пс мере отклонения ксррек -ционнсй пластины на угол щ будетпроисходить коррекция положения телескопа на эту величину, значениесуммарной величины коррекции положения телескопа будет храниться в регистре 19.По окончании экспонирования первого исследуемого объекта, операторнабирает на клавиатуре ввода 24 координаты следующего объекта и нажимаеткнопку ввод ф, после .чего системапереходит в режим окончания гидирсвания,От нажатия кнопки 24 триггер 26переходит из третьего в первое устойчивое состояние задающее коррекциюположения телескопа сигналом на входе 29 элемента 2 ИИЛИ, коррекционноедвижение происходит в одном направлении. При этом на элементе И 48 непоступает разрешающий сигнал с триггера 26, таким образом блок интегрирования не реагирует на сигналыблока 10.В процессе такого коррекционногодвижения телескопа, отрабатываемогокоррекционной пластиной с обоих устройств б, происходит движение в одном направлении коррекционной пластины, приводящее к достижению егопредельного положения, при которомсрабатывает один из датчиков 58, 59,При этом генератор 61 одиночных импульсов формирует сигнал, переводящий триггер 26 во второе устойчивоеположение и запускающий блок коррекции положения телескопа, поступаетна вход 31 элемента 2 ИИЛИ 28. Через элемент 2 ИИЛИ проходит код,пропорциональный величине Р , емуприсваивается знак в соответствии сзапомненным в узле формирования знака сигналом сработавшего кснцевсг681418 Формула изобретения 1. Система для управления положе - нием телескопа, содержащая оптически связанные с телескопом светочувстви - тельный элемент, фотоэиектрическнй анализатор и коррекционную пластину, блок ввода данных и по числу координат упоавления телескопом блоки коррекции положения телескопа, управле- ниЯ фотогидом, интегрированиЯ, сумматор-вычитатель, цнфро-аналоговый преобразователь и преобразователь угол-код, причем выход Фотоэлектрического анализатора соединен с первыми входами блоков управления фото- гидом, вторые входы которых соединены с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подсоединен к входам сужаторов в вычитателей, выходы которых подсоединены к входам цифро-аналоговых преобразователей, выходы который механически связаны с телескопом и входами преобразователей угол-код, выходы которых соединены со вторыми входами сумматоров-вычитателей, первый 50 выключателя, этот код суммируетсяс содержимым регистра 19 н отрабатывается гриводом цифро-аналоговогопреобразователя 14 телескопа в направлении, обеспечивающим съезд привода 47 с концевого выключателя ипоследующую коррекцию на угол 1 положения телескопа.Таким образом, коррекционная пластина оказывается установленной всреднее положение. Сигнал с выходатриггера 26, задержанный линией задержки 27 на время отработки системой коррекционной пластины в среднее положение, поступает на третийвход этого триггера, переводя его втретье устойчивое положение,Режим окончание гидированияфзаканчивается как только в обоих устройствах 6 этот процесс будет завершен при этом сработает элемент И 22и система будет далее работать таккак описано выше в начале работысистемы.При правильной работе системыпо сигналу наезда на датчик крайнего положения система обеспечиваетсразу же съезд с концевого выключателя за время, меньшее, чем интервалвремени, отсчитываемый таймером 60,при этом элемент 2 ИИЛИ 62 не срабатывает.При неисправной системе съезд сконцевого выключателя не происходитза этот интервал времени, поэтомупри поступлении сигнала с выходатаймера 60 срабатывает элемент 2 И 2 ИЛИ 62, формируя сигнал нерабочая 35зона , по которому триггер 42 устанавливается в состояние Оф, прекращая работу привода 47,Таким образом, датчики 58, 59 используются как по своему прямому назначению, так и для установки коррекционной пластины в среднее положение,В процессе автоматического слежения фотогида светоприемника за исследуемым объектом возможно ложное 45срабатывание фотоэлектрического анализатора, например, от засветки Луны,закрытия гидируемого объекта облачностью, при работе по предельно ."лабым объектам. При этом происходитложное движение коррекционной пластины, которое вызывает далее соответствующую поправку в положении телескопа.Каждый Раз при включении коррекции положения телескопа по сигналублэка интегрирования 11 срабатывает таймер 56, контролирующий времяотработки системой коррекционногодвижения на величину в, если этовремя больше, чем время срабатывания таймера 56, значит в процессекоррекционного движения происходитили недопустимо быстрый уход изображения и .точника света, по к эторому работа т Фотозлек-рический анализатор, или и:следуемый объект по-терян и поэтому коррекционная пластинка не отрабатывает коррекционное движение телескопа. При этом срабатывает элемент И 57 (команда пуска на него подается по окончании наведении фотогида на исследуемый объект), Формируя сигналсбой фотогида. По этому сигналу триггер 42 переводится в состояние 0, прекращая работу фото- гида, а блок 9 коррекции положения телескопа сигналом на входе 32 элемента 2 ИИЛИ задает коррекционное движение телескопу на величину щ в направлении, противоположном направлению предыдущего коррекционного движения телескопа, тем самым происходит обработка на ф 0 подвижки телескопа, произошедшей из-за ложного срабатывания Фотогида, что существенно облегчает и убыстряет последующую работу с системой.Применение предлагаемой системы в комплексах управления крупными и средними телескопами, оснащенными светоприемной аппаратурой, имеющей фотогиды, позволит повысить быстродействие системы управления на 15-20.Так, для системы управления БТА, большой звездный спектрограф, который имеет максимальный угол отклонения светового пучка коррекционными пластинами, равный 7, а максимальные ошибки, которые должен выбирать фатогид, лежат. в пределах 30-60 применение предлагаемой системы позволит повысить быстродействие сист . мы ориентировочно на 15.20 второй и третий выходы блоков управления фотогидом соединены соответственно с коррекционной пластиной и с первыми и вторыми входамиблоков интегрирования, третьи входыкоторых соединены с первыми входами блока ввода данных, а выходы блоков коррекции положения телескопасоединены с третьими входами сумматоров-вычитателей, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыаения быстродействия системы, в не-; 10введены по числу координат управления телескопом блоки ограничениядвижения коррекционной пластины, коммутации сигналов, контроля фотогида,управления окончанием гидирования идатчики крайних положений коррекционной пластины, выходы которых подключены к первым и вторым входамблока ограничения движения коррекционной пластины и к первым и вторым входам блоков коммутации сигналов, третьи входы которых подключены к первым выходам блоков интегрирования и входу блока контроля фотогида, к первым входам блоков коррекции положения телескопа, вторые входы которых подключены к четвертымвходам блоков коммутации сигналов,выходу блока контроля фотогида и четвертым входам блока управления фотогидом, третьи входы которых подсоединены к первым выходам блоков ограничения движения коррекционной пластины, второй выход которого подключен к третьим входам блоков коррекции положения телескопа, первым входам блоков управления окончаниемгидирования и седьмым входам блока коммутации сигналов, пятый и шестой входы которых подключены к второму третьему выходам блоков интегрирования, третьи входы которых подключе- НЫ к первоМу вхоДу блока ввода данных и к первым входам блоков управления окончанием гидирования, второй вход которого подключен к третьему выходу блока ввода данных, второй выход которого подключен к восьмым входам блоков коммутации сигналов, четвертым входам блоков коррекции положения телескопа, пятые и шестые входы которых подключены соответственно к первому выходу блока ввода данных и выходам блоков коммутации сигналов.2Система по п,1, от л и ч а ю щ а я с я тем, что блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента 2 ИИЛИ и входам блока ограничения движения коррекционной пластины, а выходы элемента 2 ИИЛИ и генератора одиночных импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, а третий вход элемента 2 ИИЛИ подключен к выходу таймера. Источники информации, принятые вовнимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРР 431498, кл. С 06 Р. 3/00, 21.1270,2. Авторское свидетельство СССРР 481022, кл. О 05 В 11/26, 150572.3. Авторское свидетельство СССРУ 468232, кл. С 05 В 15/02, 27,1273.681418 ь Г,гай манченкоКоррект Составит Редактор Н. хлудова Техред С.одписно Заказ 5085/44 ЦНИИПИ Госу по делам13035, МоскваСССР П т:Филиал П жираж 1015 арственно зобретени Ж, Рауш о комитетаи открыти ская наб.,д, ул. Прогт ая