Система управления положением телескопа Советский патент 1979 года по МПК G05D1/02 G05B11/26 

(54) СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ТЕЛЕСКОПА

гидом, автоматически управляющим положением коррекционной пластины, через которую проходит свет исследуемого объекта.

Даже достаточно точные системы управления положением телескопа об падают погрешностями в наведении изображения исследуемого объекта на оптическую ось светЬприемника, которые вызываются ошибками из-за рефракции, дифференциальными гнутиями между внешней выносной трубой гида, позволяющего автоматически гидировать всем телескопом, и трубой телескопа и т.д. В азимутальном телескопе возникают дополнительные ошибки из-за погрешностей от{заботки параллактического угла. Суммарная м аксимальная величина этих ошибок достигает 30-60.

Рабочие углы отклонениякоррекционных пластин ограничены габаритами этих пластин и обычно лежат в пределах до 5-10 отклонения светового пучка в длиннофокусных системах. Фотогид светоприемника должен позволять отрабатывать возмущение воздействия высокой частоты, поэтому коррекционная пластина и элементы конструкции, связанные с ней, должны имет минимальный момент инерции, это требование существенно ограничивает габариты пластины.

В известных системах, где нет электрической связи между ycipo tcTBOM управления положением телескопа и автоматическим гидом светоприемника по достижении предельных углов поворота коррекционной пластины (наезда на концевики коррекционной пластины) автоматическое гидирование прекращается, оператор вынужден прерывать экспозицию, осуществлять полуавтоматически корректирование положения телескопа и пластины, после чего возможно предложение прерванно экспозиции. Это существенно снижает быстродействием системы управления. Быстродействие известных систем уменьшается также вследствие того, что по окончании работы по одному объекту при перенаведении на другой объект коррекционная пластина автоматически не устанавливается в нулевое (среднее) положение, что увеличивает время поиска и отождествления исследуемого объекта.

В процессе автоматического гидирования возможно ложное срабатывание фотогида, например, от засветки луны, закрытия гидируемого объекта облачностью, при предельно слабьох объектах. При этом происходит ложное движение хоррекционной пластины и птеря исследуемого объекта, которая вызывает значительные затраты времени на дальнейший поиск оператором исследуемого объекта.

Целью изобретения является повышение быстродействия системы управления . Это достигается тем, что в известную систему введены по числу координат управления телескопом блоки ограничения движения коррек- ционной 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 кбторого 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, чт.о блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента 2И-2ИЛИ и входам блока, а выходы элемента 2И-2ИЛИ и генератора сдиночных импульсов подключены соответственно к первсйлу-и второму выходам блока, а третий вход элемента 2И-2ИЛИ подключен к выходу таймера,

На чертеже представлена функциональная схема системы управления.

На телескопе 1 установлен свотоприемник 2, оснащенный коррекционной пластиной 3, фотоэлектрическим анализатором 4 и светочувствительным элементом 5. Телескоп кннемати чески связан с устройствами задания Положения 6. Блок ввода даятзу. 1 5 :111ектрически связан с (5локом 8 упра ления окончанием гидированяя, блоко 9коррекции положения телескопа, бл ком 10 управления фэтогидом. Блок интегрирования 11 соединен блоком 12 контроля фотогида. Блок 13 ограничения движения коррекционной пластины подключен к входу блок 10управления фотогидом. С телескопо.м кинематически связаны цифро-ана логовый преобразователь 14 и преобразователь угол-код 15, подключенный к входу вычитания 16 сумматоравычитателЯ 17. Вход 18 подключен к выходу блока ввода данных 7, к регистру 19 подключен вход 20, соединенный с блоком 21 коммутации сигналов. Блок 7 содержит элемент И 22 связанный через генератор 23 одиноч ных импульсов и клавиатуру ввода 24 с узлом выработки текущих координат 25.Блок 8 содержит триггер 26, имею щий три устойчивых положения и лини задержки 27. Блок 9 содержит элемент 2И-4ИЛИ 28, имеющий входы 29,30,31,32, узел формирования знака 33, имеющий вход 34, 35, 36, 37, 38, 39, сумматор 40 элемент ИЛИ 41. Блок 10 содержит триггер 42, имеющий обнуляющие входы 43, 44, 45 элемент И 46, соединенный с приводом 47. Блок 11 содержит элемент и 48, подключенный к счетному входу 49 счетчика 50, связанному с даиифрато ром 51, выходы которого 52, 53 инфор мир.уют о знаке содержимого счетчика 50, 54 - о нулевом положении счетчика. Триггер 55 связан с входящими в блок 12 таймером 56 и элементом и 57. Датчики крайнего положения коррекционной пластины 58, 59 соединены с таймером 60, генератором 61 оди ночных импульсов и элементом 2И-2ИЛИ 62. Блок 7 имеет вход, явля в1цийся вх дом элемента И 22 и выходы: первый - выход генератора 23, второй - выход узла 25, третий подключен к кнопке ввод. Блок 8 имеет первый и второй вхо ды, подключенные к входам триггера 26,и выходы, подключенные к выходам триггера 26. Блок 9 имеет входы с первого по четвертый, являющиеся входами элемента 41, пятый вход - вход регистра 19, шестой вход - вход сумматора 40 Блок 10 имеет первый вхся - вход элем-энта И 46, второй, третий, четвертый - входы триггера 42, выходы блока: первый выход привода 47, второй - выход элемента И 46, третий выход триггера 42. Блок 11 имеет входы: первый и третий - входы элемента 48, второй связан с входами счетчика и триггера 130, 55, выходы блока: первый - выход триггера 55, второй и третий выходы 54, 53 дешифратора 51. Блок 13 имеет входы, связанные с входами таймера 60, первый выход блока является выходом элемента 2И2ИЛИ 62, второй выход - выход генератора одиночных импульсов 61. Блок 9 имеет входы: первый, второй, пятый, шестой - соответственно 38, 39, 37, 36, третий, четвертый, седьмой, восьмой - соответственно 30, 32, 31, 29, выход блока - выход узла 19, Рассмотрим работу cHCTeNftJ. Пусть в исходном положении пластина 3 находится в среднем положении. Чажатием кнопки ввод блока коммутации 21 оператор дает команду телескопу осуществлять наведение на исследуемый объект, координаты которого набраны на клавиатуре ввода 24. При этом триггера 26 в обоих устройствах задания положения устанавливаются в положении 3, при к.отором срабатывает элемент И 22, генератор 23 одиночных импульсов формирует сигнал, обнуляющий регистр 19 и триггер 42, который устанавливает0, тем самым песя в состояние 0 триггер реводя в состояние 55 и обнуляя счетчик 50. Сигнал генератора 23 одиночных импульсов также опрашивает клавиатуру ввода 24, при этом код, характеризующий координаты исследуемого объекта, записывается в узел 25,откуда текущее значение координат поступает в устройства задания положения 6. Цифро-аналоговые преобразователи 14 осуществляют разворот телескопа по двум осям в соответствии с координатами исследуемого объекта. Управляются эти приводы по сигналам рассогласования на выходе сумла.тора-вычитателя 17 между текущим значением координаты, поступающим с выхода узла 25 и кодом, пропорциональHfcavt фактическому положению телескопа по данной оси, формируемым преобразователем угол-код 15. Наведение телескопа заканчивается тем, что свит от исследуемого объекта, проходя через оптический тракт телескопа, будет попадать через коррекционную пластину 3 на центр светочувствительного элемента 5 и фотоэлектрического анализатора 4. После этого на триггер 42 подается команда пуск, переводящая его состояние , при котором рабоает фотогид светоприемника. В проессе слежения за исследуемым объеком в результате флюктуации атмосфеы, воздействующих на световой поок от исследуемого объекта, изменеия инструментальных погрешностей елескопа, ошибок от рефракции и про6

чих погрешностей изображение исследуемого объекта смещается с центра фотоэлектрического анализатора 4 на величину, пропорциональную этим возмущающим воздействием, что не позволяет обеспечить высокое качество работы светоприемника.

Фотоэлектрический анализатор 4 определяет величину отклонения от центра изображения исследуемого объекта по двум взаимно перпендикулярным осям, по которым далее производится компенсация их путем вращения коррекционной пластины соответственно приводом 47. Этот привод имеет релейную характеристику, обеспечивающую отработку рассогласования с одной фиксированной скоростью с учетом знака рассогласования. .

Привод 47 разворачивает коррекционную пластину в такое положение, чтобы свет от исследуемого объекта преломленный коррекционной пластиной попадал на центр фотоэлектрического анализатора 4.

В течение времени работы привода 47 сигналы элемента И 46, управляющие им, разрешают прохождение импульсов с частотой f на входе элемента И 48 на счетный вход счетчика 50, который осуществляет накопление со знаком, зависящим от знака рассогласования, а значит и от направления вращения двигателя.

Таким образом, показание счетчика 50 приблизительно пропорционально величине угла поворота коррекционной пластины, а знак - соответствует знаку отклонения пластины от среднего положения, в котором она находится до включения фотогида.

При показаниях счетчика 50, соответствующих углу поворота коррекционной пластины т()Е , где 6 - угол максимального поворота коррекционной пластины, отсчитанный от среднего ее положения и ограниченный датчиками конечного положения 58, 59, на выходе счетчика 50 формируется импульс, поступающий на S - вход триггера 55, Этот сигнал переводит триггер в со, по которому начинает

стояние

работать блок 9 коррекции положения телескопа.

Коррекция положения телескопа происходит следующим образом.

В результате наличия сигнала на входе 30 элемента 2И-4ИЛИ 28 поступающие с Зсшанной частотой импульсы, соответствующие единице младшего разряда преобразователя угол-код 15, проходят на вход узла формирования знака 33, который присваивает им знак, соответствующий знаку на выходах 52, 53 дешифратора 51. Элемент ИЛИ 41 разрешает суммирование кода регистра 19 с кодом узла 33 формирования знака.;

4188

Таким образом, происходит увеличение кода, хранимого в сумматоре. Этот код поступает на вход сумматора-в№штателя- 17, в результате телескоп осуществляет коррекционное движение, скорость которого равна скорости увеличения кода регистра 19, в случае запуска коррекции по сигналу триггера 55 эта скорость , должна быть несколько меньше фиксированной скорости привода 47

0 В результате такого коррекционного движения телескопа фотогид свето.приемника начинает отрабатывать коррекционную пластину в среднее положение, причем сигналом отработки в

5 это положение является уменьшение до нуля показания счетчика, что выявляет дешифратор 51, при этом сигнал на его выходе 54 устанавливает триггер 55 в состояние О и коррекция положения телескопа прекращается.

Далее система работает аналогично тому, как и до осуществления коррекции положения телескопа. Таким образом, по мере отклонения коррекционной пластины на угол m будет происходить коррекция положения телескопа на эту величину, значение сумма.рной величины коррекции положения телескопа будет храниться в регистре 19 ,

По окончании экспонирования первого исследуемого объекта, оператор набирает на клавиатуре ввода 24 координаты следующего объекта и нажимает кнопку ввод, после .чего система

5 переходит в .резким окончания гидирования.

От нажатия кнопки 24 триггер 26 переходит из третьего в первое устойчивое состояние, задающее коррекцию

0 положения телескопа сигналом на входе 29 элемента 2И-4ИЛИ, коррекционное движение происходит в одном направлении. При этом на элементе И 48 не поступает разрешающий сигнал с триг5 рера 26, таким образом блок интегрирования не реагирует на сигналы блока 10.

В процессе такого коррекционного движения телескопа, отрабатываемого

0 коррекционной пластиной с обоих устройств G, происходит движение в одном направлении коррекционной пластины, приводящее к достижению его

предельного положения, при котором 5 срабатывает один из датчиков 58, 59. При этсм генератор 61 одиночных импульсов формирует сигнал, переводящий триггер 26 во второе устойчивое положение и запускающий блок коррекции положения телескопа, поступает на вход 31 элемента 2И-4ИЛИ 28. Через элемент 2И-4ИЛИ проходит код, пропорциональный величине , ему присваивается знак в соответствии с запомненным в узле формирование знака сигналом сработавшего кочпенот-с) с содержимьом регистра 19 и отрабатывается приводом цифро-аналогового преобразователя 14 телескопа в направлении, обеспечивающим съезд при вода 47 с концевого выключателя и .последующую коррекцию на угол С положения телескопа. Таким образом, коррекционная пла тина оказывается установленной в среднее положение. Сигнал с выхода триггера 26, задержанный линией задержки 27 на время отработки системой коррекционной пластины в среднее положение, поступает на третий вход этого триггера, переводя его в третье устойчивое положение, Режим окончание гидирования заканчивается как только в обоих ус ройствах б этот процесс будет завер шай при этом сработает элемент И 22 и система будет далее работать так., как описано выше в начале работы системы. При правильной работе системы по сигналу наезда на датчик крайне:го положения система обеспечивает сразу же съезд с концевого выключателя за время, меньшее, чем интерва времени, отсчитываемый таймером 60, при этом элемент 2И-2ИЛИ 62 не срабатывает . При неисправной системе съезд с концевого выключателя не происходит за этот интервал времени, поэтому при поступлении сигнала с в:згхода таймера ЬО срабатывает элемент 2И2ИЛИ 62, формируя сигнал нерабоча зона , по которому триггер 42 уста навливается в состояние О , прекращая работу привода 47. Таким образом, датчики 58, 59 ис пользуются как по своему прямому на значению, так и для установки корре р 1онной пластины в среднее положение В процессе автоматического слеже ния фотогида светоприемника за исследуемым объектом возможно ложное срабатывание фотоэлектрического ана лизатора, например, от засветки Луны закрытия гидируемого объекта облачностью, при работе по предельно слабым объектам. При этом происходит ложное движение коррекционной пластины, которое вызывает далее соответ ствующую поправку в положении телескопа. Каж.цый раз при включении коррекции положения телескопа по сигналу блока интегрирования 11 срабатывает таймер 56, контролирующий время отработки системой коррекционного движения на величину т, если это время больше, чем время срабатывания таймера 56, значит в процессе коррекционного движения происходит или недопустимо быстрый уход изображения и::точника света, по которому pafjoTaoT фотоэлектрическиГ анализатор, или исследуемый объект потерян 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 сигнал сбой фотогида. По этому сигналу триггер 42 переводится в состояние О, прекращая работу фотогида, а блок 9 коррекции положения телескопа сигналом на входе 32 эпемента 2И-4ИЛИ задает коррекционное движение телескопу на величину m в направлении, противоположном направлению предыдущего коррекционного движения телескопа, тем самым происходит обработка на О 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 фотогид, лежат, в пределах 30-60 , применение предлагаемой системы позволит повысить быстродействие систь: мы ориентировочно на 15%. Форьтула изобретения 1. Система для управления положением телескопа, содержащая оптически связанные с телескопом светочувствительный элемент, фотоэпектрический анализатор и коррекционную пластину, блок ввода данных и по числу координат управления телескопом блоки коррекции положения телескопа, управления фотогидом, интегрирования, сумматор-вьгчитатель, илфро-аналоговый преобразователь и преобразователь угол-код, причем выход фотоэлектрического анализатора соединен с первыми входами блоков управления фотогидом, вторые входы которых соединены с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подсоединен к входам сумматоров-вычитателей, выходы которьтх подсоединены к входам цифро-аналоговых преобразователей, выходы который механически связаны с телескопом и входами преобразователей угол-код, вь-оходы которых соединены со вторыми входаи сумматоров-вьг-штателей, первый

второй и третий выходы блоков управления фотогидом соединены соответственно с коррекционной пластиной и с первыми и вторыми входами блоков интегрирования, третьи входы которых соединены с первыми входами блока ввода данных, а выходы блоков коррекции положения телескопа соединены с третьими входами сумматоров-вычитателей, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в нее 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 вторьм 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 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, 2. Система по п.1,отличающая с я тем, что блок ограничения движения коррекционной пластины содержит генератор одиночных импульсов, входы которого подключены к соответствующим входам таймера, входам элемента 2И-2ИЛИ и входам блока ограничения движения коррекционной пластины, а выходы элемента 2И-2ИЛИ и генератора одиночных импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, а третий вход элемента 2И-2ИЛИ подключен к выходу таймера,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 431498, кл. G 06 F 3/00, 21Д2,70.

2.Авторское свидетельство СССР 481022, кл, G: 05 В 11/26, 15J05.72.

3.Авторское свидетельство СССР 468232, кл. G 05 В 15/02, 27а2.73.