摘要：500m口径射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)采用柔性索网+刚性面板的设计方案,变位观测过程中索网呈柔性,而面板单元则呈刚性,这就需要在面板和索网节点之间设计自适应连接机构,以避免面板在单元变位过程中受附加应力的影响。因应FAST的技术需求,主要完成了以下工作:进行自适应连接机构的自由度设计及机械设计,建立包含连接机构的FAST反射面整体有限元模型,并通过与理论分析结果的对比,验证了有限元模型的准确性;应用建立的有限元模型,计算索网在变位过程中自适应连接机构的运动范围,为FAST工程提供了必要的设计参数。

摘要：500 m口径射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的反射面由4 450块面板单元组成,面板单元初始间隙的大小直接影响着望远镜的技术指标,初始间隙过大会降低FAST的有效接收面积,从而降低望远镜的灵敏度,初始间隙过小又可能会导致面板单元在某些观测工况下发生碰撞,因此合理确定反射面面板单元安装间缝隙对保证FAST的性能指标意义重大。采用矢量几何的方法给出了面板单元碰撞的判定准则,并根据反射面整体有限元模型的分析结果,结合判定准则,研究了FAST在工作工况下,以及在最不利的促动器故障情形下面板单元的碰撞干涉情况,还给出了面板初始间隙的合理数值,为下一步面板单元的设计提供参数。

摘要：六基馈源支撑塔是FAST望远镜馈源支撑系统中的核心承载结构。该文介绍了馈源支撑塔的功能特点,针对设计任务书提出的各项要求对塔结构的优化设计进行了详细叙述。最后对于塔的关键设计指标-基频进行了仿真建模和计算校核,并与六塔的基频实测结果进行了对比分析,结果表明计算值与实测值吻合较好。

摘要：介绍了FAST望远镜的巨型柔索牵引并联机器人的构型和工作方式。对FAST柔索牵引并联机器人的塔-索-舱柔性悬挂系统在某一套索驱动单元的电机高速轴发生断裂,卷筒上的低速轴安全制动器随即启动的极端工况所引发的卷筒溜索量和柔性悬挂系统的冲击振动力进行了有限元仿真分析;总的仿真分析可分为三步进行,即柔性悬挂系统的静力学找形分析、卷筒溜索量分析和基于溜索量-时程曲线的系统动力学仿真分析;与此同时,仿真中采用了模拟塔柔性的质量-弹簧振子模型、简化的安全制动器制动力时程曲线和模拟索驱动设备的绳索-质量滑块系统等简化模型。计算结果表明,因高速轴断裂引发的冲击造成了柔性悬挂系统的大幅震荡,需要在系统详细设计中认真考虑。

摘要：终端系统作为射电望远镜的组成部分,将接收机放大的射电信号作为输入,功能是实现射电信号的数字化和信号处理,并将处理后的数据送入存储设备.数字终端已替代模拟终端成为射电望远镜的标准配置,多功能数字终端系统日趋完善.硬件平台包括现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和集成众核(Many Integrated ***)等,为数字终端的研制提供了丰富选择.计划在新疆奇台建设的110 m射电望远镜(QiTai Radia Telescope,QTT)设计了L,S,C,K波段宽带/超宽带单波束接收机,L波段相控阵馈源(Phased Array Feed,PAF)和Q,W波段传统多波束接收机,需研制匹配的超宽带数字终端系统.本文在综述了射电望远镜终端系统的发展和国内外现状基础上,构思和讨论了采用开放FPGA平台+GPU集群为基础的QTT终端系统的设计方案和研制思路.

摘要：针对Jacobi迭代的海量计算问题,设计了大规模并行计算算法。通过非阻塞通信函数替代阻塞通信函数、采用虚拟进程拓扑方式改进数据的区块划分,并利用高性能集群系统多计算节点协同处理对Jacobi并行迭代进行了尝试。实现了基于MPI的C语言串行与并行算法,利用Taurus HPC分别对串行、并行,单节点、多节点并行算法进行了系统测试。测试结果表明,进程间数据通信效率是影响并行程序性能的重要因素;跨多节点执行对于海量计算任务可显著提高计算速度;合理的数据区块划分有利于处理器的任务调度,可有效提高Jacobi并行迭代算法的执行效率。

摘要：以天马望远镜(简称TM65m)为研究对象,采用仿真与实验相结合的方法,对结构重力作用下主面面形精度和天线指向精度的变化进行了研究.借助有限元软件分析不同俯仰角下结构重力变形,得到主面相应的促动器调整量,将其加载到主动面系统中,经调整后天线效率在俯仰角35°和71°提高了20%.主面重力变形修正后,其顶点位置发生变化,将计算结果转化到指向模型中,得俯仰角由5°旋转到90°指向发生了0.037 99°的变化,与实际指向模型重力误差修正项系数的误差为4%.同时,发现天线俯仰及以上部分结构自重在不同俯仰角下引起俯仰轴弯曲变形,有限元分析得最大挠度为3.2mm,挠度变化趋势与倾斜仪测量结果一致性较好,由此导致的俯仰指向变化达0.012 14°.因此,合理的结构设计对提高天线精度非常重要.

摘要：该文介绍了焦面场的计算方法及其与反射面焦径比的关系,分析了焦面场与馈源口径场的联系,并建立了基于焦面场分析进行相控阵馈源设计的方法,包括确定单元间距、阵列规模以及实现目标方向图所需要的激励。按照这一方法,分别以未赋形卡塞格伦天线和前馈抛物面天线为对象,设计了各自的相控阵馈源以实现赋形波束的效果,并在后者上验证了波束扫描性能。通过仿真,天线性能实现了预定目标,证明了设计方法的有效性。

摘要：针对国家重大科技基础设施项目500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)液压促动器进行分析研究。提出利用齿轮泵泄漏特性及液控单向阀开启特性实现流量闭环的建模方法可使数学模型更准确。设计样机试验并研发试验设备以获取齿轮泵流量压力系数K_q及液控单向阀开启特性K_f两参数。利用Matlab/Simulink软件搭建系统模型分析了促动器在开环外伸及闭环跟踪两模式下的运动特性,并通过试验对系统模型进行对比验证。结果表明:建立的模型能够描述液压促动器的工作原理,参数K_q及K_f与试验结果一致性较好。开环时促动器的速度随输入脉冲频率增加而增大,闭环时促动器在变载荷下可实现稳定跟踪。仿真与试验最大跟踪误差分别为0.15 mm和0.2 mm,满足设计精度要求。该系统模型为FAST液压促动器奠定理论基础,同时可为伸缩回路差异较大的液压系统提供参考。

摘要：奇台110 m口径全可动射电望远镜波段覆盖范围宽、科学目标广、配备设备种类多,在天文观测中不仅需要协调、控制和监视各类观测设备,还需要在高精度观测中实时校准和调整设备,所以天文观测与监控软件系统的顶层设计对实现科学观测尤为重要.随着望远镜设备增多,控制与监视的节点数增加,观测系统变得非常复杂,传统的集中式控制系统已不能满足系统要求.本文提出一种基于消息队列中间件ZeroMQ和序列化通信的天文观测与监控软件体系架构.该架构由用户交互系统、动态调度、协调中心、健康管理、数据处理、本地控制和硬件等系统组成.其中,协调中心作为软件系统的核心,以往大多数研究强调如何调度观测任务的序列而不是不同系统之间的任务调度.本文涉及的协调中心,通过任务管理、多线程和消息缓存等方法,使天文观测系统成为一个有机的整体.架构设计基于分布式设计模式,结合层次结构、设计模式和微服务设计思想,使系统具有更好的跨平台和自动化的性能要求.