[发明专利]一种射电望远镜馈源支撑系统的换源规划方法

说明书

本发明涉及一种射电望远镜馈源支撑系统的换源规划方法，其特征在于，包括：确定换源起点位置和换源结束位置；确定距离换源起点位置最近的焦面上的点，该点为换源拐点位置；从换源起点位置到换源拐点位置采用直线段换源；从换源拐点位置到换源结束位置采用焦面段换源。利用直线段换源和焦面段换源结合的方法，减小索驱动的拉力，保证索力的可控，在直线段换源中将索驱动姿态角度运动至该焦面位置对应的俯仰角度，焦面段的速度和加速度变化变小，保证馈源支撑系统机构的稳定，AB轴旋转机构和多波束旋转机构的运动角度根据整个换源时间来进行规划，可以减小其换源的角速度，使得系统运动稳定。

技术领域

本发明涉及一种射电望远镜的运动控制领域，特别涉及一种射电望远镜馈源支撑系统的换源规划方法。

背景技术

被誉为“中国天眼”的500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter ApertureSpherical radio Telescope，FAST)工程是国家“十一五”重大科技基础设施建设项目，其主要构成包括反射面和馈源接收装置，基本思路是通过反射面反射及汇聚射电波，然后馈源接收装置完成射电波的接收。馈源接收装置通过馈源支撑系统运动，馈源支撑系统采用三个主动控制机构：索驱动并联机构、AB轴旋转机构和Stewart并联机构。索驱动并联机构可以把馈源接收机控制到正确的位置，AB轴旋转机构用于调整馈源接收机的姿态，Stewart并联机构用于降低风扰影响，进一步调整馈源接收机的位置与姿态，确保馈源接收机可以高精度的定位在焦点上，接收射电源信号，利用上述主动控制机构实现了将馈源相心定位在焦点位置。Stewart并联机构分为上下平台，在其下平台安装多波束接收机时，会同时安装一个多波束旋转机构，可以帮助多波束接收机实现自转运动，其自转角度规划需要根据天文观测规划进行计算及规划。

因此，换源规划需要对索驱动并联机构、AB轴旋转机构及多波束旋转机构进行运动规划。

换源规划是指馈源舱从上一个观测任务结束后的当前位置，运动到下一个观测任务的起点。现有技术方案中采用的换源规划方法是全段采用直线段换源的方法，容易造成索驱动的索力超限，易造成馈源支撑系统的控制机构无法承载而报警；此外，现有技术也未考虑索驱动的姿态角度对于索驱动拉力的影响，容易造成馈源支撑系统机构运行不稳定。因此，目前射电望远镜馈源支撑系统的换源规划方法仍需要改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种射电望远镜馈源支撑系统的运动规划方法。

本发明的技术方案是：一种射电望远镜馈源支撑系统的换源规划方法，其特征在于，包括：确定换源起点位置和换源结束位置；确定距离换源起点位置最近的焦面上的点，该点为换源拐点位置；从换源起点位置到换源拐点位置采用直线段换源；从换源拐点位置到换源结束位置采用焦面段换源。

进一步地，还包括确定支撑系统各阶段换源时间：确定支撑系统的焦面段换源时间、支撑系统的直线段换源时间和支撑系统的总换源时间。

进一步地，还包括确定主动控制机构换源规划：确定索驱动、AB轴旋转机构和多波束旋转机构的换源规划。

进一步地，其中所述确定支撑系统各阶段换源时间的具体方法为：

确定支撑系统的焦面段换源时间：利用所述换源拐点位置以及所述换源结束位置，获取馈源相心在焦面上的换源坐标及距离；进而根据设定的最大加速度限值、最大速度限值，计算焦面段相心换源时间，所述焦面段相心换源时间即为支撑系统的焦面段换源时间；

确定支撑系统的直线段换源时间：确定直线段相心换源时间，确定直线段索驱动换源时间，确定直线段AB轴旋转机构换源时间，确定直线段多波束旋转机构换源时间，四个时间的最大值为直线段换源时间；

确定支撑系统的总换源时间：支撑系统的直线段换源时间与焦面段换源时间之和为支撑系统的总换源时间。

进一步地，其中所述确定支撑系统的直线段换源时间的具体方法为：