Курсовая работа: Сверхбольшой астрономический телескоп АСТ-25 (модуль позиционирования зеркала)

Этот курсовой проект по САУ был выполнен и защищён в 2006-м году

Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту по дисциплине

«Системы автоматического управления технологическим оборудованием»

на тему:

«Юстировочная система элементарного зеркала сверхбольшого телескопа»

Москва, 2006 г.

Реферат

к курсовому проекту

«Юстировочная система элементарного зеркала сверхбольшого телескопа»

Записка содержит 36 страниц, 18 рисунков, 9 таблиц.

Ключевые слова:

Сверхбольшой адаптивный телескоп, составное гланое зеркало, юстировочная система, иерархическая структура, комплексная принципиальная схема, процессная модель, преобразователь напряжение-ток

Графические работы в объеме 4 листов выполнены на ПК с помощью программы АСКОН КОМПАС v.7Plus. Записка выполнена с использованием программного продукта Microsoft Word.

Целью данного курсового проекта является овладение навыками, методами и средствами комплексных разработок механических и электронных компонентов оборудования САУ, а также правилами и методами составления технического задания на программное обеспечение САУ.

Задачи проекта состоят в:

1) распределении функций машины между различными компонентами и обоснование этих функций;

2)постановке четких технических заданий перед разработчиками отдельных компонентов;

3)выполнении технической документации на электронные компоненты.

В проекте разработана система управления модулем системы управления составным главным зеркалом сверхбольшого астрономического телескопа АСТ – 25.

Курсовой проект выполнен в следующем объеме: процессная модель (алгоритм работы системы управления составным главным зеркалом); комплексная принципиальная схема (КПС) юстировочной системы составного главного зеркала, включающая разработку КПС механической части и КПС систем энергообеспечения и управления, электрическую схему блока преобразователей потенциального сигнала ЦАП в токовый сигнал управления магнитореологическими дросселями. В расчетно-пояснительной записке приведены необходимые пояснения и отражены принципы построения САУ телескопа, даны расчеты и описания.

Задание

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………….. 5

Описание КПС юстировочной системы ………………………………………………….. 9

Описание процессной модели …………………………………………………………….. 13

Функции системы ………………………………………………………….13

Основные целевые функции ………………………………………………13

Сервисные функции ………………………………………………………. 16

Функции коррекции цели…………………………………………………. 17

Техническое задание на оригинальные элементы и узлы юстировочной

системы СГЗ сверхбольшого телескопа низшего уровня ………………………………… 18

Механическая подсистема модуля ………………………………………. 18

SEO – Подсистема энергообеспечения модуля …………………………. 19

SAU – Подсистема управления модуля ………………………………….. 21

Выбор стандартных компонентов механической подсистемы модуля ………………...… 22

Датчики положения. (D1-D3) …………………………………………….. 22

Датчик давления воздуха (P-air_SAU) …………………………………... 23

Управляемые воздушные дроссели (Dr_air-1, Dr_air-2) ……………….. 23

Датчики усилия (F1,…,F3) ………………………………………………. 24

Датчик рассовмещения ………………………………………………….. 29

Контроллер для управления юстировочной системой …………………. 30

Расчет электрической схемы блока усилителей для электромагнитных дросселей ……. 32

Заключение …………………………………………………………………………………… 35

Литература ……………………………………………………………………………………. 36

Приложения ………………………………………………………………………………….. 37

Введение

Разработанная юстировочная система предназначена для позиционирования элементарных зеркал сверхбольшого телескопа.

Дело в том, что зеркала сверхбольших астрономических телескопов (их диаметр составляет свыше 10 м) (рис. 1) технологически достаточно сложно выполнить как цельные конструкции. Поэтому в телескопах применяются составные зеркала

Составное главное зеркало (СГЗ) телескопа, для которого разрабатывалась система юстировки, состоит из 612 элементарных зеркал (ЭЗ) (рис. 2) гексагональной формы, диаметром вписанной окружности 1 м и массой 75 кг каждое. Для обеспечения качественной работы телескопа необходимо не только перемещать элементарные зеркала, размещать их друг относительно друга в пространстве с высокой точностью и поддерживать это положение по трем координатам, но и обеспечить оперативное изменение их положения в зависимости от внешних возмущений (адаптивность): турбулентности атмосферы, вибраций фундамента, термических поводок и др.

Подобный привод ЭЗ должен отвечать чрезвычайно высоким требованиям по точности позиционирования (погрешность не более 50 нм), по быстродействию (постоянная времени привода не более 200 мс) и нагрузочной способности (более 100 кг), что обусловлено необходимостью многократных перемещений и точных позиционирований в процессе функционирования телескопа. Быстродействие требует от привода устойчивости - быстрого затухания переходных процессов в режиме точного позиционирования при высокой скорости самих процессов.

Разработанный привод может быть, по мнению автора, с успехом применен в других областях техники, где требуется перемещение объектов на небольшие расстояния, но с высокой точностью. Привода подобной конструкции могут применяться, например, в установках микролитографии (рентгенолитографии, фотолитографии, электронной литографии и т.д.).

Сборочный чертеж юстировочной системы представлен на рис. 3.