Система управления радиотелескопом

Крупные радиотелескопы (РТ) с параболическим зеркалом, используемые для радиоастрономических исследований и космической связи, представляют собой сложные инженерные сооружения. Главное зеркало 1, диаметр которого может достигать десятков метров, монтируется на опорно-поворотном устройстве 2. Уравновешивание его обеспечивается противовесом 3.
Направление РТ на заданную точку космического пространства осуществляется в результате совместной работы азимутального и угломестного приводов, первый из которых обеспечивает поворот опорно-поворотного устройства на катках 5 вокруг вертикальной оси, а второй — поворот зеркальной части относительно горизонтальной (угломестной) оси.
Азимутальный электропривод включает в себя редукторы 4 и двигатели Ml и М2, получающие питание от управляемых преобразователей УП1 и УП2.
Одним из условий получения высокой точности работы следящих электроприводов является наиболее полное исключение влияния на их работу зазоров в кинематических цепях. В тех случаях, когда электропривод РТ выполнен двух- или многодвигательным, для устранения влияния зазора применяют электромеханические устройства выборки зазора, реализующие возможность создания тормозного момента одним из двигателей, в то время как другой двигатель создает двигательный момент.
В установившемся режиме на входы токовых контуров с регуляторами тока РТ1 и РТ2 через блоки ограничения Б01 и Б02 кроме напряжения регулятора скорости ирс с разными знаками подается напряжение ыбк с выхода устройства выборки зазора, включающего в себя последовательно соединенные блок выделения модуля БВМ и блок нелинейности БН.
Поскольку связь двигателей с опорно-поворотным устройством осуществляется через редукторы, передаточное число которых составляет десятки тысяч, момент инерции поворотной части, приведенный к двигателю, обычно значительно меньше момента инерции двигателя и редуктора. Поэтому существует возможность настройки контура скорости практически так же, как в жесткой системе. Однако колебания исполнительного органа (зеркальной части) электроприводом при этом не демпфируются.
Одна из задач разработки системы наведения состоит в обеспечении плавного движения зеркала в результате создания требуемого закона управления скоростью двигателей. При проектировании электропривода разработчик располагает математическим описанием объекта в виде многомассовой упруговязкой структуры. Однако из-за исключительной сложности конструкции, являющейся нелинейной системой с распределенными параметрами, и связанных с этим трудностей расчета описание, как правило, необходимо уточнять в процессе натурных испытаний и опытной эксплуатации РТ. Поэтому исследователь должен решить задачу разработки математической модели объекта, в которой реальная конструкция заменена эквивалентной системой с сосредоточенными массами и упруговязкими звеньями, претерпевающими деформацию скручивания.
Чтобы иметь возможность идентифицировать радиотелескоп как сложную упруговязкую электромеханическую систему на основе экспериментальных логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ), система должна быть замкнутой через регулятор скорости PC по полусумме напряжений тахогенераторов Тг1 и Тг2. Использование ПК позволяет одновременно определить ЛЧХ, связывающие входные сигналы тахогенератора (сод), гироскопических датчиков угловых скоростей платформы опорно-поворотного устройства (со™), противовеса (сопр) и зеркала (созер) с сигналом на входе замкнутого контура регулирования скорости ыу. Места установки датчиков угловых скоростей помечены на рис. темными треугольниками.
Опорно-поворотные устройства крупных радиотелескопов оборудуются силовыми следящими электроприводами наведения. В такой следящей системе имеется внутренняя скоростная подсистема, выполняемая с использованием принципов модального управления. Синтез алгоритмов управления предусматривает синтез наблюдателя переменных состояния радиотелескопа как многомассового упруговязкого объекта управления и синтез модального регулятора, обеспечивающего получение нормированных динамических процессов при управлении.