中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

随着毫米波/亚毫米波技术的发展，天体物理学家对毫米波段的观测兴趣日益增长，促使世界各国射电望远镜设备正在向大口径、全可动、全波段方向发展。目前，直接驱动控制技术是世界上大型天文望远镜驱动控制研制的热点，研究直接驱动控制技术对实现高分辨率的跟踪技术具有重要意义。

大口径射电望远镜“天线接收”面板面积较大，庞大的望远镜本体可以达到数十米之高、自重可达数百吨之多，强力多变的风载荷、望远镜的惯性力矩都是射电望远镜控制系统面临的难题。高精度、超低速跟踪运行给毫米波/亚毫米波射电望远镜控制系统的设计带来了很大困难，大惯量的负载也给望远镜的指向和高速运行带来了挑战，采用传统的控制系统较难完成毫米波/亚毫米波望远镜的跟踪和控制任务。本文根据大口径毫米波/亚毫米波望远镜的使用要求，提出了一种采用弧线永磁同步电机作为望远镜直接驱动执行电机的控制方法，简要介绍了电机驱动原理、转矩脉动对控制系统的影响以及削弱转矩脉动的方法。为了提高控制系统的动态特性，在望远镜本体要精简传动结构、提高传动扭转刚度和传动效率，采取直接控制的方法，全力提高系统快速响应能力和抗干扰能力，设计了大口径毫米波/亚毫米波射电望远镜机架驱动跟踪硬件和软件平台，为以后开展大口径望远镜直接驱动控制技术研究打下基础。

在硬件上，以TI 的TMS320F2812 控制器为核心，采用高速光耦隔离控制板与驱动板，选择智能功率模块设计了弧线永磁同步电机直接驱动所需的逆变电路及其保护电路；采用霍尔磁平衡式电流传感器设计了电流检测电路，并采用运算放大器对其进行信号转换，设计了AD 校正的两路基准电源，提高了AD 转换电路的精度；位置的测量采用粗精结合的多极旋转变压器，不需要测初始位置，并设计了多极旋转变压器的数字转换电路，以精确测量出望远镜所在位置。