E-ELT中的部件位置控制

簡介

該應用程序展示了如何使用多物理軟件解決方案來執行多物理控制系統的集成仿真。在這種特殊情況下，控制回路由12個傳感器來驅動3個壓電致動器的位置。

E-ELT主要結構

E-ELT將是世界上最大的光學/近紅外望遠鏡，因此將比現有最大的光學望遠鏡收集更多的光。它將能夠從初始糾正大氣的扭曲(即完全自適應和有限衍射)，提供比哈勃太空望遠鏡清晰16倍的圖像。

E-ELT是一個40米級的全操縱望遠鏡，集成波前控制。光學裝置安裝在一個高度方位角望遠鏡的主結構上，有兩個巨大的支架用于仰角運動和方位角軌道。主要結構重約2800噸。

主鏡由984個六角形部件組成。每個部件的運動由垂直于鏡面的3個位置驅動器單獨控制。邊緣傳感器用于測量相鄰部分之間的相對運動。執行器和傳感器的高度分布特性是控制設計的一個重要難點。

本研究主要集中在E-ELT主鏡的單個部件上。其目的在于分析復雜的分段結構與控制器響應之間的相互作用。

部件的有限元模型

該模型是基于定義部件幾何形狀的CAD文件和來自ESO的技術報告(描述了部件的組件行為和物理屬性以及它們之間的交互)來詳細闡述的。

M1控制器的目標是通過邊緣傳感器的位移反饋來補償鏡面整體形狀的擾動。在該模型中，該系統在有限元仿真包中被描述為狀態空間形式的框圖模型。

曲線顯示了前三個邊緣傳感器(ES)和三個位置執行器(PACT)的響應。在模擬開始時觀察到瞬態振動，然后由于系統中存在結構阻尼而被阻尼掉。然后，積分控制系統可以顯著降低邊緣傳感器處的位移幅值。