Система управления телескопом

Союз СфветскинСоциапнстнческннРесяубпнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 924671(23) ПриоритетОпубликовано 30.04.82. Бюллетень Фю 16Дата опубликования описании 30,04.82 С 05 В 15/02 Гооударотненнмй комитет СССР нв денем изобретений н открытий(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕСКОПОИ Изобретение относится к астроприборостроению и может найти применение при управлении оптическими астрономическими телескопами.Известна система содержащая усФ5 тановленную на телескопе выносную трубу гида с Фотоэлектрическим анализатором. Эта система позволяет при управлении телескопом компенсировать дифференциальные гнутия меж 1 а ду основной и вспомогательной трубами телескопа Р 3Недостатком указанной системы является наличие ошибок из-за диф"15 ференциальной рефракции при управлении положением телескопа от Фотоэлект рического анализатора и ошибок от дифференциальных гнутий, которые не могут быть полностью скомпенсированы.Известна также система, содержащая Фотоэлектрический анализатор, установленный на светоприемном приборе для научных исследований (напри" мер, спектрографе) и работающий по свету исследуемой звезды 21.Указанная система неприемлема в случае применения приборов для научных исследований, у которых весь свет исследуемой звезды направляется на светоприемник прибора (электрофо" тометр, спектрофотометр и т.п.).В такой системе, следовательно гид- рирование по исследуемой звезде не" возможно.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система управления телескопом, содержащая устройство управления дви" жением купола, пороговое устройство и блок программного управления, первый вход которого соединен с. выходом Фотоэлектрического анализатора, вто" рой вход с выходом преобразователя угол - код, первый выход с входом привода кареток, кинематически связанного с каретками и преобразователем угол -. код, второй выход с первымВходом блока управления светоприемником третий Вход с пеГрвьм Входом привода телескопа, кинематически связанного с телескопом, на котором устаГОвгены светоприемник и каретки,. накаретках установлены оптически соГзаиньке зонд и фотоэлектрический а.и-лиза гор Г,31Недостатками известной сист смы явяотся ныая тнсь гидирова О. ИЛ ВСЛЕДСТВИЕ ТО О, ЧТО ИЗ З(3 ОТСУТ"ствия непрерьвного гидированиянеотрабатываются быст роме няющиеся ошибГ(и Во взаимном положении телескопаи изображение звезды на светоприемниг 15ке, точность отработки поправок Вположении телескопа ограничена точностью преобразователей угол - код,установленных на осях телескопа, которая у современных телескопов не ропревышает 0,2-0,5, невысокая точностьнаведения телескопа на исследуемыйобьект, так как при работе с приборами типа Фотометра и спектрофотометраневозможен режим непрерывного скани- (5рования по двум звездам, из которыходна является исследуемой, невысокаяточность наведения и гидированияиз-за наличия дифференциальной рефракции, невысокая точность регистра- ЗОции светового потока электрическимсветоприемником из-за электрическихпомех во время движения купола,Цель изобретения - повышение точности системы, 35Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены блок анализа выполнения операций, таймер, блок анализа приоритета, сумматор и блок определения Вегичины дифференциальной реФракциир первый вход которого соединен с первым входом системы, второй вход с вторым входом системы и первым входом сумматора, третий вход с третьим входом системы и вто" рым входом привода телескопа, первый выход с вторьм входом сумматора, а второй выход с первым входом блока анализа приоритетар Второ Вход ко торого соединен с выходом таймера, 50 третий вход с вторым входом блока управления светоприемником и выходом блока анализа выполнения операций, четвертый вход с вторьм выходом блока программного управления, гГятый 55 вход с выходом порогового устройства первый выход через устройство управления движением купола с входом поро Ового устройства, а второй выходс входом таЙера и третьим ВхОдОмблока программного управления, четВертый вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход блокаанализа выполнения операций соединенс Вторым выходом блока управлениясгзетогриемником, а второй вход с Выходом с Вето 1 ри емни ка,На Фиг. 1 представлена блок-схемзсистемы; на фиг, 2 - конструкциятрубь телескопа.8 блок-схему системы входят телескопсветоприемник 2, каретки 3,зонд Г привод 5, преобразователь 6угол - код привод 7, блок 8 программного управления, сумматор 9,блок 10 анализа приоритета, блок 11управления светоприемником, блок 12анализа Выполнения операций, фотоэлектрический анализатор 13, блок 14определения величины дифференциальной рефракции, таймер 15, устройство16 управления движением купола, пороговое устройство 17, первый 18второй 19, третий 20 и четвертый 21входы блока 8 программного управления, первьй 22, второй 23 и третий 24выходы блока 8 программного управления, первый 25, второй 26, третий 27,четвертый 28 и пятый 29 входы блока10 анализа приоритета, вход 30 устройства 16 управления движением купола, гидировочная звезда 31, плоскопараллельные пластины 3 и 33 исследуемая звезда 34, светоприемный прибор 35 для научных исследований например, светофотометр сумматор 36,элемент 2 И-ИЛИ 37, командный блок38 регистр 39, элементы И 40 и 41,конструкция трубы 42 те.пескопа, главное зеркало 43 телескопа, первый 44второй 45 и третий 46 входы системы,где Я - величина текущего звездноговремени, Ьхр ду - координаты гидировочной звезды относительно исследуемой, приведенные к фокальной плоскости Фотоэлектрического анализатора 13 таким образом, что направлениедх совпадает с направлением осителескопа, а ду - с направлениемоси д телескопа;и Зц - координаты прямого восхождения и склоненияисследуемой звезды 34.Блок 14 определения величины дифференциальной рефракции рассчитывает величину дифференциальной рефракции как разность величин рефракций924671 5исследуемой 34 и гидировочной31звезд. Величина рефракции зависитот координат С и Д указанных звезд,Координата С исследуемой звезды34.рассчитывается по формулеСц = Я -сиа координата С гидировочной звезды 31 1 ьхС= Я - (Ы,+ - )соя 8 ф 10где 1 - константа.Координата 3 гидировочной звезды 31 рассчитывается по формуле8 3 ц + Мьуе15Величина дифференциальной Рефракции формируется на первом выходе блока 14, связанном с входом сумматора 9, на втором выходе вырабатывается импульсный сигнал при измене- нии величины Дифференциальной рефракции на заданную величину по сравне нию с величиной дифференциальной рефракции в момент выдачи предыдущего сигнала.25Устройство 16 управления движением купола при поступлении на его вход сигнала "0" осуществляет синхронизацию положения купола с положением телескопа 1 таким образом, цтобы центр щели купола совпадал с положением трубы телескопа 1. При поступлении на его вход сигнала "1" синхронизация купола не производится, при" чем на выходе устройства 16 формиру35 ется код, пропорциональныи величине рассогласования между положением купола и телескопа 1.Светоприемный прибор 35 для научных исследований работает по свету40 исследуемой звезды 34. Входящий в него блок 12 анализа выполнения операции осуществляет анализ операций по критериям, связанным с работой всей системы, на его выходе в кодиро 45 .ванном виде формируется следующая ,;информацияСветоприемный прибор 35 для науч;ных исследований выполняет операции, не требующие в текущий момент времени поступления на светоприемник 250 света исследуемой звезды 34 (напри" мер, перемещение дифракционной решетки, установка диафрагм, фильтров и т.п.), далее эти операции называются вспомогательными, во время их выполнения на выходе блока 12 анализа выполнения операций формируется двоичный код 10000. Включена экспозиция, причем тре"бования, предъявляемые экспозициеймогут быть следующие: повышеннаяточность слежения за исследуемымобъектом (при этом формируется код01100 на выходе блока 12), недопус"тимость прерывания экспозиции (код01010), отсутствие электрических по"мех от движения купола башни телескопа 1 (код 0100).Прибор 35 не работает (код 00000).Блок 10 анализа приоритета фор"мирует на своих выходах команды взависимости от приоритетности сигна"лов, поступающих на его входы.Система управления телескопомработает следующим образом.Система начинает работу послеосуществления грубой установки телескопа 1 наисследуемую звезду 34, вовремя которой прибор 35 не работает,и по коду 00000 на выходе блока 12блок 10 анализа приоритета формируетна входе 20 блока 8 сигнал "Сброс",по которому командный блок 38 обнуляет регистр 39,Система начинает работать с выполнения прибором 35 вспомогательныхопераций, при которых на выходе блока 12 формируется код 10000, поступающий на вход 27 блока 1 О, которыйнезависимо от поступивших на другиевходы сигналов устанавливает на выходе, связанном с устройством 16, сиг.нал "0", по которому устройство 16производит синхронизацию положениякупола с положением телескопа 1, ина выходе блока 10, связанном с входом 20 блока 8, устанавливает сигнал"Включить режим программного управления".Режим программного управления предназначен для коррекции положения телескопа 1 и зонда 4 и обеспечиваетточное наведение телескопа 1 на исследуемую звезду 34 и зонда 4 нагидировочную звезду 31, Режим программного управления включает в себятри последовательно производимыеоперации. Операция установки зонда 4 в по" ложение х = 0; у = О. По сигналу на входе 20 блока 8 программного управления командный блок 38 подает на вход элемента И 40 сигнал "0", закрывая тем самым его. При этом управление кареток приводом 5 (переме" щающим каретки 3) производится поВо время экспозиции с выходов командного блока 38 поступают сигналы "1" на элементы И 40 и 41 и сигнал "0" на вход элемента 2 ИИЛИ 37. При этом положение телескопа 1 корректируется по сигналам Фотоэлектрического анализатора 13, которые проходят через элемент И 41 и управляют приводом 7 телескопа. сигналам рассогласования между ко" дом х = 0; у =- О, поступающим с выхода элемента И 40, и кодом с преобразователя 6 угол - код с выхода регистра 39 поступает также код О).Это рассогласование вырабатывается сумматором 36 и проходит через эле." мент 2 ИИЛИ 37, открытый сигнал "0", поступающим с выхода командного бло" ка 38. Оканчивается эта операция пе Г ремещением зонда 4 в положение х = 0; у = О, обозначенное пунктиром наФиг, 1 и 2.Операция корректировки положения телескопа 1 включается командным 15 блоком 38 при наличии кодов, равных О, поступающих на вход командного бло" ка 38 с выхода элемента 2 ИИЛИ 37 по окончании первой операции, Свет от исследуемой звезды 34 через плас" 2 О ко-параллельные пластины 32 и 33 попадает на Фотоэлектрический анализатор 13, на выходе которого Формируются сигналы, пропорциональные отклоне" нию изображения исследуемой звезды 34 25 от оптической оси телескопа, Эти сигналы, проходя через элемент И 41, открытый по сигналу "1" командного блока 38, управляют приводом телескопа 7, перемещая телескоп 1 в положение, зО при котором изображение звезды 34 будет находиться точно на оптической оси телескопа 1. Эти движения накла" дывается на отработку приводом телескопа 7 суточного вращения Земли, происходящую по текущему звездному времени Б поступающему на третий вход 46 .системы. Операция установки кареток 3 на гидировочную звезду 31 включается по завершении второй операции, когда на выходе фотоэлектрического анализатора 13 сигналы рассогласования, поступающие на вход командного блока 38, станут равны О. При этом блок 38 путем установки соответствующих сигналов на своих выходах закрывает элемент И 41, открывает элемент И 40 и открывает элемент 2 ИИЛИ 37 для прохождения кода с выхода сумма" тора 36. Сумматор 9 суммируя значения Ь х и Ьу поступающие на второй вход 45 системы, со значениями величины дифференциальной рефракции, поступающими с блока 14, формирует Ьх; ы 4 у расчетные значения удаления изоб ражения гидировочной звезды 31 от оптической оси телескопа 1, измерен" 8,ные в Фокальной плоскости фотоэлектрического анализатора 13. Коды, про" порциональные этим значениям, проходя через элемент И 40, сумматор 36, элемент 2 ИИЛИ 37, отрабатываются приводом 5 кареток, и аналогично первой операции зонд 4 перемещается в положение х = 6 х; у = Ьу, обозна" ценное на фиг.и 2 сплошными линиями. В этом положении свет от гиди- ровочной звезды 31 попадает через.плоско"параллельные пластины 32 и 33 на Фотоэлектрический анализатор 13. По окончании отработки приводами 5 кареток величин Ь х; Ь у на выходе элемента 2 И"2 ИЛИ 37 Формируется код О, по которому блок 38 подает на, вход элемента 2 ИИ.ПИ 37 сигнал. "1", обеспечивающий прохождение через него только кода с выхода фотоэлектрического анализатора 13, Этим реализуется коррекция положения зонад 4 по изображению звезды 31. Третья операция заканчивается тем, что зонд 4 устанавливается так что изображение звезды 31 находится на центре фотоэле ктри че ско го а нализатора 13, причем а х и оу - величины, на которые скорректировалось положение зонда 4, запоминаются в регистре ,39 по сигналу с выхода блока 38, свя ,занного с входом регистра 39.В,течение режима программного уп" равления на выходе 23 блока 8 Формируется сигнал "1", который, поступая на вход блока 11, разрешает выполнение прибором 35 только вспомогательных операций. По окончании режима программного управления по сигналу 0" на выходе 23 блока 8 блок 11 управления светоприемником включает экспозицию подачей соответствующих команд на светоприемник 2, на который поступает свет от звезды 34, и блок 12, формирующий на своем выходе в закодированном виде требования, предьявляемые экспозицией к системе управления телескопом.9 9246С изменением во времени положения телескопа 1 вследствие изменения ве личины дифференциальнойрефракцииизменяется взаимное положение изображения гидировочной 31 и исследуемой 34 звезд в фокальной плоскости телескопа 1. Для компенсации этого изменения каретки 3 непрерывно перемеща" ют зонд 4 на величину дифференциальной рефракции, поступающую с выхода 1 о блока 14. При этом сигналы, управляющие приводом 5 кареток, проходят через элемент 2 ИИЛИ 37 с выхода сумматора 36, который формирует ихкак разность между суммой Ь х; 8 х а по х и ь у; 3 у по у и величиной фактического положения кареток 3,Блок 10 анализа приоритета после окончания режима программного управления, определяемого поступлением 2 О сигнала "0" на его вход 28, в соот, ветствии с заданной приоритетностью входных сигналов вырабатывает команды на работу устройства 16 управления движением купола и включение вновь 25 режима программного управления. Если нет возможности удовлетворить всем инструкциям, поступившим на входы блока г 0, то он выбирает предпочтительное требование и регистрирует возникшее противоречие в требованиях, например на печатающем устройстве, с целью учета его при последующей обработке полученных прибором 35 результатов 35Рассмотрим возможные варианты работы.На вход 27 блока 10 анализа приоритета с выхода блока 12 анализа выполнения операций во время экспозиции поступает код 01100. В этом случае на выходе блока 10, связанном с устройством 16, непрерывно присут" ствует сигнал "0", при этом непрерывно осуществляется синхронизация движения купола с движением телескопа 1. 10 Предлагаемая система за счет нали" ция коррекции положения телескопа 1 и кареток 3 с фотоэлектрическим анализатором 13, а также компенсации ве" личины дифференциальной рефракции позволяет обеспечить точность наведения телескопа на исследуемую звезду 34 не хуже "1" при наличии непрерывного ав" томатического гидирования во время Начавшаяся экспозиция прерывается включением режима программного управления, задаваемого соответствующей командой на выходе блока 10, связанном с входом 20 блока 8, тем самым обеспечивается коррекция положения телескопа 1 и зонда 4 с последующим продолжением начатой экспозиции.Блок 10 анализа приоритета задает режим программного управления, если на его вход 26 с выхода таймера 15 поступает сигнал о том, что с момента последнего запуска режима программного управления прошло отсчитываемоетаймером заданное время, это уменьшает вероятность возникновения оши.бок в положении телескопа 1 вследст"вие потери гидировочной звезды 31;на его вход 25 поступает подряд двасигнала с выхода блока 14, между поотуплениями которых не включался режим программного управления, это обеспечивает утоцнение по звездам величины дифференциальной реФракции, отработанной зондом 4.На вход 27 блока 10 анализа приоритета поступает с выхода блока 12 анализа выполнения операций код 01001 или одновременно коды 01100 и 01001, В этом случае во время экспозиции по сигналу "1" на выходе блока 10, .связанном с устройством 16, синхронизация движения купола с движением те" лескопа 1 не производится, величина рассогласования между положением купола и телескопа 1 с выхода устройства 16 поступает на пороговое устрой" ство 17, где она сравнивается с величиной, определяющей максимально допустимое рассогласование, по достижении которого на вход 29 блока анали" за приоритета поступает сигнал, который, как и сигналы на входах 25 и 26 в первом варианте работы, вызывает прерывание начатой экспозиции с включением программного режима работы, в течение которого куполом отрабаты" вается накопившееся. рассогласование.. На вход 27 блока 10 анализа приоритета поступает код 01001. В этом случае поступление сигналов на входы 25, 26 и 29 блока 10 не вызывает прерывание экспозиции, но возникшее несоответствие требований регистрируется. Если на вход 29 блока 10 анализа при" оритета поступил сигнал, то купол отраб;тывает рассогласование по сигналу "0" на выходе блока 10, связанном с устройством 16, одновременно с продолжением экспозиции, это противоречие также регистрируется.Формула изобретения 11 92467 экспозиции, что в 10 раз превышает .точность лучших известных систем уп" равления телескопом, имеющих непрерывное автоматическое гидирование.За счет исключения помех от электрических цепей купола на светоприемник точность системы увеличивается допол" нительно приблизительно вдвое. Система управления телескопом, со" держащая устройство управления движеНием купола, пороговое устройство и 15 блок программного управления, первый вход которого соединен с выходом Фо" тоэлектрического анализатора, второй вход с выходом преобразователя уголкод, первый выход с входом привода каре- щ ток, кинематически связанного с каретками и преобразователем угол " код, второй выход с первым входом блока управления светоприемником, третий вход с первым входом привода телескопа, 25 кинематически связанного с телескопом, на котором установлены свето- приемник и каретки, на каретках установлены оптически связанные зонд и фетоэлектрический анализатор, о т - ЗО л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в ней установлены блок анализа выполнения операций, таймер, блок анализа приоритета, сумматор и блок определения величины диФФеренциальной рефрак 1 12ции, первый вход которого соединен спервым входом системы, второй входс вторым входом системы и первымвходом сумматора, третий вход с третьим входом системы и вторым входомпривода телескопа, первый выход свторым входом .сумматора, а второйвыход с первым входом блока анализаприоритета, второй вход которого соединен с выходом таймера, третий вход,с вторым входом блока управления светоприемником и выходом блока анализа,выполнения операций, четвертый с вторым выходом блока программного управления) пятый вход с выходом порогового устройства, первый выход черезустройство управления движением купола с входом порогового устройства,а второй выход с входом таймера итретьим входом блока программного уп"равления, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, первыйвход блока анализа выполнения операций соединен с вторым выходом блокауправления светоприемником, а второйвход с выходом светоприемника. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРК 552592) кл. 6 05 В 1./00, 1975,2. Авторское свидетельство СССРЦ 681 Й 18) кл. С 05 В 15/02) 1975.Авторское свидетельство СССРй 9 10691) кл. Б 05 В 15/02 ) 1974прототип),.г Составитель Г. НеФедоваедактор С. Крупенина Техред А. Ач орректор М, Пожо аказ 2811 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 908НИИПИ Государственного копо делам изобретений и о13035, Москва, И, Рауш Подписноеитета СССРкрытийкая наб д, 4/5