基于赫優(yōu)訊通訊模塊COMX的射電望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)升級(jí)
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GBT坐落于西弗吉尼亞州波卡洪塔斯縣綠岸的美國國家射電天文臺(tái)內(nèi)，是世界最大的可完全駕駛的射電望遠(yuǎn)鏡。重達(dá)7300公噸的望遠(yuǎn)鏡安裝在一個(gè)輪軌系統(tǒng)之上，能夠觀測到與地面成5度角以上的整個(gè)天空。直徑為64米的環(huán)形軌道，能夠提供高達(dá)千分之幾英寸精度的精確指向。與向心反射鏡的設(shè)計(jì)相比，離心饋給臂與非對(duì)稱的天線表面有效地增強(qiáng)了抗噪聲的表現(xiàn)并降低了旁帶干擾，但這就需要對(duì)天線位置的高度精確控制來進(jìn)行優(yōu)化。
望遠(yuǎn)鏡整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝在四臺(tái)四輪牽引車上，牽引車均勻分布在圓周上（見右圖），徑向最大可旋轉(zhuǎn)+/-270度角（四分之三圓周）。牽引車的前后輪每一個(gè)都包含兩套馬達(dá)/齒輪箱/剎車/轉(zhuǎn)速計(jì)組合。馬達(dá)由電流控制，每個(gè)相對(duì)的牽引車上的車輪由偏心力矩牽引以消除機(jī)械共振。
每一個(gè)馬達(dá)都配備一個(gè)模擬量驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都安裝在望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)中的中央控制室內(nèi)。目前這些驅(qū)動(dòng)器都由PLC進(jìn)行數(shù)字化控制（使能/取消命令），由模擬量速度環(huán)控制板輸出模擬量（電流）命令。每一個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速計(jì)都直接將速度反饋至相應(yīng)的速度環(huán)控制板。計(jì)算數(shù)字位置環(huán)的伺服計(jì)算機(jī)直接與軸位置編碼器通訊，并生成模擬量速度命令輸送至速度環(huán)控制板。
對(duì)于此次系統(tǒng)升級(jí)，由于工期及費(fèi)用所限，所有既有的馬達(dá)、剎車及驅(qū)動(dòng)器仍 將保留。模擬量速度環(huán)則更換為數(shù)字量速度環(huán)，傳輸至馬達(dá)的模擬量命令（馬達(dá)電流）也將更換為通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上的專用模塊進(jìn)行通訊（見右圖）。這一高速接口可使得數(shù)字量速度環(huán)可以在中央伺服計(jì)算機(jī)（實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)）上執(zhí)行。并且，更多的驅(qū)動(dòng)器及馬達(dá)信息也可以高速地傳輸至中央計(jì)算機(jī)，這對(duì)于控制每個(gè)馬達(dá)，乃至整個(gè)望遠(yuǎn)鏡以高達(dá)110GHz的頻率精確地追蹤天體是至關(guān)重要的。為了優(yōu)化系統(tǒng)，位置編碼器同樣通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
評(píng)論