基于赫優(yōu)訊通訊模塊COMX的射電望遠鏡控制系統升級

作者：時(shí)間：2013-10-29 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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位于西弗吉尼亞州巨大的綠岸射電望遠鏡（Green Bank Telescope，GBT）正使用德國赫優(yōu)訊公司推出的COMX-CA-RE實(shí)時(shí)以太網(wǎng)模塊進(jìn)行控制系統升級，旨在將上限帶寬能力從50GHz提高到110GHz。

GBT坐落于西弗吉尼亞州波卡洪塔斯縣綠岸的美國國家射電天文臺內，是世界最大的可完全駕駛的射電望遠鏡。重達7300公噸的望遠鏡安裝在一個(gè)輪軌系統之上，能夠觀(guān)測到與地面成5度角以上的整個(gè)天空。直徑為64米的環(huán)形軌道，能夠提供高達千分之幾英寸精度的精確指向。與向心反射鏡的設計相比，離心饋給臂與非對稱(chēng)的天線(xiàn)表面有效地增強了抗噪聲的表現并降低了旁帶干擾，但這就需要對天線(xiàn)位置的高度精確控制來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。

望遠鏡整個(gè)結構安裝在四臺四輪牽引車(chē)上，牽引車(chē)均勻分布在圓周上（見(jiàn)右圖），徑向最大可旋轉+/-270度角（四分之三圓周）。牽引車(chē)的前后輪每一個(gè)都包含兩套馬達/齒輪箱/剎車(chē)/轉速計組合。馬達由電流控制，每個(gè)相對的牽引車(chē)上的車(chē)輪由偏心力矩牽引以消除機械共振。

每一個(gè)馬達都配備一個(gè)模擬量驅動(dòng)器，每個(gè)驅動(dòng)器都安裝在望遠鏡結構中的中央控制室內。目前這些驅動(dòng)器都由PLC進(jìn)行數字化控制（使能/取消命令），由模擬量速度環(huán)控制板輸出模擬量（電流）命令。每一個(gè)馬達的轉速計都直接將速度反饋至相應的速度環(huán)控制板。計算數字位置環(huán)的伺服計算機直接與軸位置編碼器通訊，并生成模擬量速度命令輸送至速度環(huán)控制板。

對于此次系統升級，由于工期及費用所限，所有既有的馬達、剎車(chē)及驅動(dòng)器仍將保留。模擬量速度環(huán)則更換為數字量速度環(huán)，傳輸至馬達的模擬量命令（馬達電流）也將更換為通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )與直接安裝在驅動(dòng)器上的專(zhuān)用模塊進(jìn)行通訊（見(jiàn)右圖）。這一高速接口可使得數字量速度環(huán)可以在中央伺服計算機（實(shí)時(shí)Linux系統）上執行。并且，更多的驅動(dòng)器及馬達信息也可以高速地傳輸至中央計算機，這對于控制每個(gè)馬達，乃至整個(gè)望遠鏡以高達110GHz的頻率精確地追蹤天體是至關(guān)重要的。為了優(yōu)化系統，位置編碼器同樣通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通訊。

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