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快速控制反射镜结构及其动态特性的研究

王永辉  
【摘要】: 快速控制反射镜是采用反射镜面精确控制光束方向的一种装置,与大惯量机架结构的主系统共同构成复合轴跟踪系统,在各种光学系统中用于对准和稳定光束。在天文望远镜、激光通讯、图象稳定系统、自适应系统、跟踪瞄准和激光发射光学系统中广为应用。近些年国内外都在不断地研制和发展这种装置。 本文是中科院二期创新项目——“精跟踪用高带宽子伺服控制系统及快速控制反射镜技术研究”项目主要研究内容之一。论文主要包括以下几部分。 1.介绍了国内外快速控制反射镜的发展概况。通过分析几种国外反射镜及国内有轴系反射镜的机械结构及性能,对快速控制反射镜的组成原理做了详细的阐述,提出了一种柔性轴快速控制反射镜的具体设计方案。 2.以谐振频率为出发点,利用弹性力学等相关专业知识,建立一套FSM的振动模块系统;确立了反射镜弹性系统中弹性元件的结构、材料的选择,及加工,热处理。分析了影响快速控制反射镜结构的诸多因素,给出其相关推导公式,最后应用SOLID EDGE和COSMOS软件对该结构进行了计算机仿真。 3.由现有大型光电跟踪、瞄准设备对FSM的要求,结合对快速控制反射镜结构的具体要求,自行设计了一套完全区别于有轴系支承的新的生产加工工艺的柔性轴快速控制反射镜系统。 4.为理论分析与实验相结合,研制了一套适用于本装置的软硬件的实验系统。并作了FSM系统开环实验,通过实验对理论加以论证。证明了本论文理论分析的正确性和工程应用的价值。


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