分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-05-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 在天文观测中，需要望远镜能快速、准确的指向目标天体（如太阳等），并对其进行稳定跟踪。本文针对怀柔太阳观测基地（HSOS）的全日面磁场与活动监测望远镜（SMAT）进行轴系升级，使用伺服电机轴上23位高精度绝对式编码器替代光栅钢带码盘；通过VSOP87行星理论实时计算日面中心位置，使用基于大面阵CCD的高精度导行系统不间断跟踪太阳并记录太阳位置，利用最小二乘法分段拟合太阳实时位置与绝对值编码器数值，建立起指向算法并实现日面中心指向。经实测，赤经方向的指向误差约为36.69″，赤纬方向的指向误差约为21.49″，满足SMAT的指向要求，该方法成本低兼容性高，对于其他赤道式望远镜的升级改造具有借鉴意义。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-04-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 双折射滤光器是太阳观测中的重要设备，其中的双折射晶体的折射率对温度变化非常敏感，光学设计要求滤光器温度控制系统的稳定精度达到0.01℃以内，才能保证滤光器精确稳定地工作。太阳望远镜中双折射滤光器构型复杂，使用环境恶劣，其高精度温控一直是国际公认的核心技术。针对全日面太阳望远镜滤光器的温控问题，设计了基于积分分离PI加前馈的复合温控系统，实现了对滤光器的高精度恒温控制。系统使用24位AD实现高精度温度采集，采用数字滤波算法提高测温精确度；积分分离PI结合环境温度作为参数的前馈控制的复合控制方法，输出PWM控制策略，实现对滤光器高精度温控。相比原有的滤光器温控系统，本系统在保持原有温控精度的前提下，大大简化了系统设计。结果表明：当设定温度为42.216℃时，在实验室中，温控精度达到±0.001℃；该温控系统已经在怀柔观测基地投入使用，最大温度波动0.0075℃，控制效果准确稳定，获得大量高质量科学数据。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-11-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 观测技术及仪器的进步是推动太阳物理研究的重要手段，步进电机是各类观测仪器精密结构调整部件中经常采用的驱动源，步进电机控制系统的性能直接影响太阳望远镜的数据精度和时间分辨率。介绍了一套怀柔太阳观测基地自主研制的多轴步进电机控制系统。该系统以FPGA为核心控制器，利用中断处理机制及输入/输出寄存器产生多路TTL方波信号，结合驱动器实现多轴步进电机控制；通过周期信号化简处理算法缩短电机调整时间；以霍尔器件作为位置传感器实现系统闭环控制，通过对霍尔信号的软、硬件滤波处理，提高信号识别准确率；设计了板载存储电路，实时保存系统关键参数，大幅提高系统整体的可靠性。同时，该系统设计了丰富的IO接口、通讯接口，提高系统的可集成性。目前该系统已在多台太阳望远镜中投入使用。
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