针对拼接镜面望远镜主动光学控制技术的要求, 设计了一种改进型自抗扰控制器以改善位移促动器系统的位置跟踪性能和提高抗扰动能力。首先, 建立了拼接镜面位移促动器系统及扰动风载的数学模型; 设计了改进型自抗扰控制器, 并给出了控制器参数选择的方法。其次, 对位移促动器控制系统进行了仿真分析, 验证了控制器的可行性。最后, 利用风载扰动模拟装置, 在位移促动器系统中引入扰动, 并对比改进型自抗扰控制器与线性自抗扰控制器以及PID控制器控制性能。实验结果表明, 改进型自抗扰控制器系统阶跃跟踪的稳定时间为201 ms, 稳态均方差为7.1 nm, 无超调; 风载干扰实验中, 改进型ADRC的最大偏差值为38.8 nm, 稳态均方差为7.6 nm, 改进型ADRC的性能明显优于线性自抗扰控制器和PID控制器, 对提高位移促动器系统的性能有较高的实用性。

针对新疆奇台110 m射电望远镜主动反射面控制技术的要求, 设计和研制了一种新型的位移促动器和位移控制系统, 并采用双频激光干涉仪对多个位移促动器及其控制系统进行了全面检测。位移促动器采用了基于涡轮蜗杆加滚珠丝杆的高精度结构设计方案, 控制器系统采用了ARM微处理器。最后选择S曲线加速控制方法, 设计了主动反射面控制系统硬件平台和软件算法。基于双频激光干涉仪和光学隔振平台在恒温超洁净条件下进行了系列测试。结果表明: 系统实现了行程范围为30 mm, 控制精度为5 μm RMS的快速精密控制; 在额定负载300 kg, 步长2 mm, 行程30 mm范围内, 实测结果平均值与理论值偏差为0.04%, 标准偏差为3.67 μm。最后, 采用测量精度为0.25 μm的激光传感器对4块四点支撑的四边形子面板进行了验证检测。结果显示: 经多次迭代后主动反射面控制闭环系统的控制精度小于5 μm RMS, 远远优于3 mm波段射电望远镜主动反射面控制的技术要求。

介绍了采用薄镜面主动支撑技术来加工大口径天文薄镜面的试验情况。试验镜为一弯月型球面反射镜,直径为1035 mm,镜面曲率半径为3220 mm,径厚比约为40∶1。在磨制过程中,有55个分离支撑点支撑在镜子背面。支撑点的位置与支撑力的大小通过有限元分析计算确定,其中3个为固定支撑点,另外52个为主动支撑点。每个支撑点位置设置了力促动器,调节力促动器加力的大小,可以主动改正镜面的低频误差。加工后最后达到的面形精度:λ=632.8 nm,面形误差(RMS)小于等于λ/21.5,局部高频误差(RMS)小于等于λ/23。试验证明所采用的方法适合于大口径天文薄镜面的加工。