中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

随着光学天文望远镜口径不断增大，望远镜主镜多采用拼接镜面形式，而微位移促动器作为镜面拼接技术的关键部件，始终是研究的热点之一，微位移促动器性能的好坏也直接影响拼接镜面天文望远镜的成像质量。目前，国内尚无专业的微位移促动器生产厂商，而国外的微位移促动器均是针对各望远镜自身需求而设计，且成本较高，为了满足低成本和高性能的需求，本文对微位移促动器进行研究，设计出一种新型微位移促动器，并测试了该促动器各项性能。 

首先，通过大量阅读国内外微位移促动器的相关文献，分析各种类微位移促动器的发展现状与不足，并确定促动器的设计方案。提出了采用双螺旋消隙滚珠丝杆，并利用差动螺旋原理进行微位移输出的差动螺旋式微位移促动器，理论计算了该位移促动器的输出分辨率，并对微位移促动器负载时电机所需的转矩和自锁能力进行分析。 

其次，搭建微位移促动器控制系统的硬件结构，配置了包含运动控制器、伺服电机、电机驱动器和长度计等在内的电控系统。并结合硬件系统，完成微位移促动器控制系统伺服回路的搭建，利用UMAC软件对控制系统的PID参数进行调试，并对常见的调试问题进行分析。 

最后，设计、加工并搭建微位移促动器实验平台，对促动器的电机所需转矩、有效行程、分辨率、开/闭环输出精度等进行测试，并对实验结果进行分析。 
本文研究并设计的差动螺旋式微位移促动器具有200nm的步长分辨率，总行程为5mm，理论最大可承载1200N，开环单向位移精度优于0.65μm，闭环单向位移精度优于0.2μm，并具有自锁性。