空间薄膜反射镜主动面形控制研究进展

基于软件设计的空间望远镜主镜力促动器控制系统韩雪;曹小涛;杨维帆【摘要】设计了一种基于软件的力促动器控制系统,并进行了实验测试.控制器的设计由上位机软件实现,采用了外环力环与内环位置环的双闭环控制策略,内环位置环能抑制其内部各个环节扰动的影响,增强了外环力环的抗扰动能力,控制算法采用PID算法实现.根据项目要求,设计了由直流电机驱动谐波减速器,带动精密丝杆转动,力传感器实现闭环控制的力促动器结构.通过上位机软件控制电机的转动,产生较正主镜的力.实际测试结果表明:该控制系统动态响应快,超调量小,具有较好的动态特性;在±200N测量行程内,抗干扰能力强,精度优于0.05N,具有良好的线性度和响应特性,满足主动光学支撑系统的要求.%A control system for the force actuator based on software is designed and tested. The controller is imple-mented by software. Double closed loop in the system is adopted to control strategy of outer force loop and inner posi-tion loop. The disturbance of internal links in position loop can be inhibited and the anti-disturbance ability of the outer force loop will be enhanced. The control algorithm is realized by PID algorithm. Based on the requirements of the proj-ect,a set of force actuator is designed. A DC motor integrated with a harmonic reducer is used to drive the precision screw rotation,and the closed loop control is realized by the force sensor. The rotation of the motor is controlled by the software to output the correction force of the primary mirror. Experimental results show that the control system has great dynamic response characteristics,and the overshoot is small. The accuracy is better than 0.05N and the anti-inter-ference ability is strong inmeasurement stroke ± 200 N. Also,it has good linearity and response characteristics to sat-isfy the requirements of active optics support system.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】5页(P7-10,15)【关键词】力促动器;直流电机;主动光学【作者】韩雪;曹小涛;杨维帆【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.9望远镜的口径越大，其集光能力越强、分辨能力越高，获取天体信息的能力也越强，越有利于航空航天、现代天文、国防军事等领域的深入发展。

空间反射镜结构轻量化设计研究安鲁明;张淑杰;周成林;贾建军【摘要】为提高空间反射镜的轻量化率,设计了一种新型空间反射镜结构.以空间望远镜次镜为研究对象,首先对实体镜坯进行了拓扑优化,根据材料分布结果建立了次镜初步模型;对初步模型进行了尺寸、形状联合优化,进而得到了一种新型次镜结构.其次建立了采用背部三角形轻量化孔的传统次镜结构模型,对其进行了尺寸、形状联合优化.最后将新型结构与传统结构进行了对比;对两种结构分别进行了重力释放载荷下的有限元分析,根据分析结果计算出了镜面变形的RMS值.综合镜体质量和RMS值数据来看,在两种结构的面形精度近似的情况下,新型次镜结构在轻量化率方面更占优势.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2019(041)006【总页数】4页(P106-109)【关键词】空间反射镜;轻量化率;拓扑优化;形状尺寸联合优化【作者】安鲁明;张淑杰;周成林;贾建军【作者单位】同济大学航空航天与力学学院,上海 200092;同济大学航空航天与力学学院,上海 200092;中国科学院空间主动光电技术重点实验室,上海 200083;中国科学院空间主动光电技术重点实验室,上海 200083【正文语种】中文【中图分类】TH740 引言反射镜是空间光机系统的核心结构，对成像精度起到至关重要的作用。

作为航天器组成结构，反射镜的质量越小则成本越低，但质量过轻会引起镜片变形过大，无法保证成像质量。

因此，在设计阶段应对空间反射镜进行轻量化设计，在保证成像精度满足要求的前提下力求结构质量最轻[1,2]。

在国内外的反射镜轻量化设计中，目前被广泛采用的结构形式是背部轻量化孔的蜂窝结构，主要包括三角形孔、圆形孔和正六边形孔等[3～5]。

这类结构在不同口径的反射镜设计中被普遍采用，简化了设计过程，但也存在一定的局限性，即忽略了反射镜口径的差异性，无法使轻量化率达到最高。

采用拓扑优化设计可以改进上述不足。

通过对反射镜模型进行拓扑优化，得出使得反射镜质量最轻的材料分布方式，然后经详细优化得到反射镜各部位的厚度、高度等具体参数值。

某空间用主反射镜的设计崔永鹏;何欣;张凯【摘要】随着空间技术的发展,空间相机反射镜尺寸不断增大.本文简述了某空间相机的大尺寸SiC主反射镜的设计.从材料选择、反射镜支撑方式、方射镜轻量化等方面进行了分析讨论,并通过有限元分析软件对所设计主反射镜在重力载荷和温度载荷情况下的面型变化,以确定设计是否满足使用要求,为反射镜的设计提供依据.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)004【总页数】4页(P418-421)【关键词】空间相机;反射镜设计;SiC;有限元分析【作者】崔永鹏;何欣;张凯【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院光学工程系,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】TH745;V191 引言近年来,随着空间光学的飞速发展,对地面分辨率要求越来越高。

为了提高遥感仪器的地面分辨率,通常采用长焦距和大相对孔径的三反射镜光学系统,三个反射面均采用非球面可以校正球差、彗差、像散等像差,增加了轴外视场光通量,使得像面照度均匀,有利于设计较大的视场,做到大的相对孔径,故有效地减少了遥感器的体积和质量,缺点是需采用较大尺寸非球面反射镜。

主反射镜作为光学系统的关键部件之一,对整个光学系统的成像质量起着至关重要的作用。

为了保证主反射镜在空间力学和热环境下保持良好的稳定性,必须对主反射镜的材料、结构形式、支撑方式等方面进行设计和考虑。

本文介绍了某空间大尺寸主反射镜的设计和讨论,并进行了有限元分析,为反射镜的设计提供依据。

2 反射镜的材料选择2.1 反射镜材料的基本要求选择反射镜材料的基本要求有以下三点[1]:a)具有较好抵抗受力变形和受热变形的能力,具有稳定的性能和尺寸;b)可以进行高度的抛光,并可镀达到要求反射率的反射膜;c)可进行高度轻量化,同时维持充足的刚度。