摘要：设计了一套用于控制薄镜面主镜面形的力促动器,并进行了实验测试。分析了常用的可以实现高精度、高稳定性的力促动器结构形式;结合实际情况和目前薄镜面主动光学实验系统的要求,设计了由步进电机驱动谐波减速器、精密丝杠传动,S型Loadcell反馈输出力变化的力促动器结构。最后,通过开环和闭环实验对结构进行了测试。实验结果表明,该力促动器行程为0～10mm,输出力为-100～100N,精度优于0.05N,满足大行程、高精度微量输出和高稳定性要求,可以应用于主动光学支撑系统,同时也适用于其他精密调整结构。

摘要：根据薄镜面主动光学存在的实际问题,提出了通过音圈电机对主镜镜面变形进行非接触面型校正的方法。讨论了音圈电机工作原理,基于音圈电机设计了一种非接触、高线性、体积小且控制方便的力促动器,并对其进行了仿真分析和实验验证。对常见类型力促动器结构进行对比,根据应用特点和音圈电机原理设计了该力促动器的总体结构,建立了物理模型与数学模型,根据应用要求提出了参数指标。最后,进行了实验验证。实验结果表明,该音圈力促动器是一个非接触式高线性系统,输出力可达±0.5N,在此范围内,线性度小于0.09%。

摘要：鉴于气体促动系统简单、经济并具有快速反应的特点,设计了一种用于主动光学的无摩擦线性气体力促动器结构,以及相应的高频高精度电磁比例调压阀,并做了仿真分析和实验验证,结果表明比例阀调压的气体力促动器输出力在±100 N范围内精度可达0.05 N,PID控制的力促动频率达到0.5 Hz以上。

摘要：对力信号的高精度采集是实现力促动器系统精确控制的前提。设计了高精度力传感器信号采集系统,包括力采集模块、DSP处理模块和上位机软件。力采集模块在对力传感器信号调理后采用ADS1259芯片实现了模数转换过程;DSP处理模块读取ADC输出的数字信号并与上位机通信;上位机软件使用Python设计,实现了对数字信号的处理与显示。经过测试,该系统采集误差小于0.1 m V,采集数据波动小于20μV,可以为力促动器系统的闭环控制提供依据。

摘要：针对2 m环形太阳望远镜主镜轴向支撑设计需求和指标,研制了一种基于波纹管的气压式力促动器,开展了全面实验测试。该气压式力促动器采用可伸缩高强度、高弹性金属波纹管作为核心器件,采用线性轴承作为导向机构,并集成单向压力传感器作为力反馈元件,同时在设计中考虑了安装调整工艺便捷性。经测试,该气压式力促动器单向输出力达200 N,输入气压与输出力线性度误差小于2%,力分辨率小于0.23 N,闭环力精度优于±0.3 N。测试结果验证了该气压式力促动器原理和结构简单,安装维护工艺良好,达到了设计指标,可满足2 m环形太阳望远镜主镜轴向支撑的需求。研制工作为气压式力促动器的设计细节改进及主镜支撑系统的工艺优化奠定了基础,并可为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。

摘要：设计了一种基于直流电机驱动的力促动器控制系统,并进行了检测。该系统以TMS320F2812为控制核心,通过高精度模数转换芯片AD7656采集传感器LoadCell输出的力信号,通过DAC7744输出模拟控制信号给电机驱动芯片OPA548驱动直流电机转动;该系统采用双闭环控制策略,其中,内环电流环采用PI控制器,并基于模拟硬件电路实现,外环力控制环采用自抗扰控制算法,在DSP内通过软件实现,给出了软件算法实现的流程,及参数整定方法。实际测试结果表明:该控制系统具有良好的响应特性,抗干扰能力强,稳态精度高,在±100 N测量行程内,10 min的稳态精度优于20 mN,并且电控系统具有很小的发热量,满足主动光学实验系统的要求。

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。

摘要：针对步进电机型力促动器,设计了一种基于DSP的力促动器控制系统,并进行了测试。系统以TMS320F28069型DSP作为主控制器,采用ADS1259高精度A/D转换器采集传感器Load Cell输出力信号,通过DSP片上PWM模块输出电机控制脉冲给电机细分驱动芯片TMC389,驱动步进电机转动,形成力控制闭环。系统软件采用PID控制算法来校正力促动器输出偏差,并给出了控制程序流程图。实验测试结果表明:该控制系统具有良好的响应特性和较强的抗干扰能力,满足主动光学实验系统的要求。

摘要：大口径轻量化Si C主镜是一种新型主镜,之前没有成功的支撑案例作为参考。通过对各类大口径主镜的主动支撑技术的优劣进行分析,确定利用液压并联力促动器的支撑方式对Si C轻量化主镜进行支撑,并利用自由谐振模式定标方法研究了某4 m Si C主镜的校正力需求,计算发现该主镜对力促动器的校正力分辨率要求为0.1 N。针对这一需求,详细分析了影响机械式力促动器精度的主要因素,并进行了相应的设计,采用步进电机作为动力源,通过大减速比减速器驱动滚珠丝杠输出微米级微位移,并利用复合弹簧系统将位移转化为作用力,最终设计并加工出一款高精度力促动器,并对促动器进行了测试,发现该促动器的输出力范围-400~400 N,位移分辨率0.96μm,力分辨率0.05 N,可以满足主动支撑对力促动器的需求。

摘要：大型空间望远镜的主镜由于受重力、温度和装配等因素的影响,会产生面形误差,影响光学系统的成像效果。为了提高空间望远镜主镜对重力、温度的适应性,采用400mm弯月镜进行了主动支撑面形校正研究。主动支撑方案由3个固定支撑和7个主动支撑构成,利用Zernike系数和最小二乘法计算力促动器的校正力大小。使用有限元仿真软件分析了镜子在重力工况和稳态温度工况下,校正前后的面形结果。分析结果显示,采用本文的主动支撑方案,各工况下被校正后的主镜面形精度达到均方根(RMS)值<λ/20的设计指标,面形质量有明显的提高。同时,在重力工况中引入了实际装调中可能存在的安装误差等因素,仿真结果显示装配误差对校正结果影响较小,说明主动支撑系统具有较高稳定性。