基于倾斜探测的拼接望远镜主动控制研究

论文摘要

8米环形拼接太阳望远镜是CGST计划中的重要方案,在主动控制中,由于环形拼接形式的特殊性,需要附加高精度子镜倾斜探测才能实现主动光学的闭环控制。光学测量手段具备高精度探测的潜力,但是光学探测对环境很敏感,大气湍流引起的波前畸变是光学倾斜探测最重要的误差源,为此,通过数值模拟研究了大气湍流扰动对子镜边缘倾斜探测精度的影响,并给出了在存在大气湍流下其理论的探测精度。在围绕8m RST主动光学关键技术研究的拼接镜面主动光学实验平台中,为了实现其主动光学的闭环控制,在子镜边缘探测的基础上,搭建了Shack-Hartmann波前探测器用于子镜倾斜的实时探测。为此,利用泰曼-格林型的4D干涉仪和子镜上安装的边缘传感器对子镜边缘的Shack-Hartmann倾斜测量系统进行了交叉定标,对其测量精度进行了定量评估;在此基础上,我们对包括边缘传感器和倾斜传感器的拼接镜面实验系统主动控制模型进行了测量和定标,最终结合子镜边缘探测和子镜边缘倾斜探测实现了拼接镜面主动控制闭环实验,并分析了不同采样频率对主动闭环控制实验结果的影响,为后续8m RST高精度倾斜测量技术、闭环控制技术的研制和实现提供参考。

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摘要

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第1章引言

第2章子镜边缘的倾斜探测技术

2.1 S-H波前传感器工作原理

2.2 基于S-H波前传感器的子镜倾斜探测方法

2.3 子镜边缘S-H倾斜探测系统的数值模拟研究

2.3.1 大气湍流随机波前模拟

2.3.2 大气湍流对子镜倾斜探测的影响

第3章拼接镜面主动光学实验定标

3.1 两镜主动光学实验系统介绍

3.1.1 两镜系统

3.1.2 S-H倾斜测量系统

3.1.3 泰曼-格林型4D干涉仪

3.2 两镜系统子镜间的倾斜探测

3.2.1 CCD数据预处理

3.2.2 光斑质心计算

3.2.3 子镜间倾斜计算

3.3 Shack-Hartmann倾斜测量系统精度定标

3.4 两镜系统理论控制系统

3.4.1 两镜主动控制系统的模式分析

3.4.2 两镜系统控制矩阵建立

3.5 两镜系统控制矩阵定标

第4章基于子镜边缘倾斜探测的主动闭环实验

4.1 主动控制闭环实验设计

4.1.1 主动控制流程

4.1.2 主动控制系统软件开发

4.2 主动闭环实验结果分析

4.2.1 边缘传感器的漂移

4.2.2 开环实验结果

4.2.3 定标控制模型实验结果

4.2.4 理论控制模型实验结果

4.2.5 不同采样频率的闭环控制实验结果

第5章总结与展望

5.1 文章总结

5.2 未来工作的展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王斌

导师: 金振宇

关键词: 环形拼接望远镜,主动控制,倾斜探测,定标

来源: 中国科学院大学(中国科学院云南天文台)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 中国科学院大学(中国科学院云南天文台)

分类号: P111.41

DOI: 10.27614/d.cnki.gkytw.2019.000002

总页数: 67

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