[發明專利]用于南極天文望遠鏡的潛隱故障自愈半實物仿真平臺

有效

• 申請號: 201711234038.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108037677B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 楊世海;李運;許丹丹;吳佳佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

1.一種用于南極天文望遠鏡機電系統的潛隱故障自愈半實物仿真平臺，其特征在于，本系統由故障模擬系統、故障分析與自愈系統兩部分組成；其中，故障模擬系統的硬件設施由通用工業控制計算機、顯示器、控制器UMAC、串口通信服務器、IO輸入輸出單元、繼電器、程控電源、網絡交換機組成；故障分析與自愈系統的硬件設施由寬溫工業控制計算機、顯示器、串口通信服務器、IO輸入輸出單元、繼電器、程控電源、慣性單元、網絡交換機、傳感器組成；

所述故障分析與自愈系統中設有獨立的慣性測量單元傳感器MW-MU500，安裝在望遠鏡的鏡筒上，其數據由寬溫工業控制計算機直接接收；此慣性單元提供望遠鏡三坐標位置、速度、加速度數值；同時，南極望遠鏡的赤經軸和赤緯軸各有位置編碼器解算望遠鏡位置、速度、加速度；慣性單元和位置編碼器提供望遠鏡位置、速度、加速度數據，監視了望遠鏡驅動系統故障，又彼此監視對方傳感器可能發生的故障，為潛隱故障檢測系統提供足夠的冗余度；

本系統的工作分為兩種情況，模式1是南極天文光學望遠鏡半實物仿真模式，模式2是正常的南極天文光學望遠鏡故障工作模式，該模式應用于南極現場，故障分析與自愈系統成為望遠鏡控制系統的一部分；在模式1中，故障模擬系統與故障分析與自愈系統都參與工作；在模式2中，只有故障分析與自愈系統參與。

2.根據權利要求1所述的用于南極天文望遠鏡機電系統的潛隱故障自愈半實物仿真平臺，其特征在于，所述的故障模擬系統、故障分析與自愈系統兩部分通過數據通訊網絡與數據采集網絡，分別與天文望遠鏡本體上的RA機構、DEC機構及調焦機構鏈接；并通過數據通訊網絡與數據采集網絡控制天文望遠鏡本體上的各個驅動器、傳感器與電機；同時，故障模擬系統、故障分析與自愈系統兩部分通過數據通訊網絡與數據采集網絡，分別與天文望遠鏡的輔助設備鏈接，所述的輔助設備包括：鏡面除霜機構、CCD溫控機構、讀數頭溫控機構、吹風機及攝像頭；以上各部分均通過數據通訊網絡與數據采集網絡與軟件及計算機系統連接。

3.根據權利要求1所述的用于南極天文望遠鏡機電系統的潛隱故障自愈半實物仿真平臺，其特征在于，本系統所使用元器件均滿足南極保溫艙和室外溫控環境下使用的要求：存儲環境-40℃，工作環境-20℃。

4. 根據權利要求1所述的用于南極天文望遠鏡機電系統的潛隱故障自愈半實物仿真平臺，其特征在于，本系統所使用傳感器部件全部采用RS485通訊；然后采用串口通信服務器MOXA Nport5650-8-DT實現串口通訊轉換為Ethernet網絡通訊，便于集中控制和編程。

5. 根據權利要求1所述的用于南極天文望遠鏡機電系統的潛隱故障自愈半實物仿真平臺，其特征在于，所述的通用工業控制計算機采用研華IPC-610H，I7-2600(G)處理器，雙網口獨立網卡，其中一個網口用于設備級通訊，通過網絡交換機與UMAC控制器通訊、以及與各傳感器、程控電源所連接的串口通信服務器通訊；另一個網口與故障分析與自愈系統通訊；兩個網口使用不同的IP段號；所述的UMAC控制器由基于Motorola DSP 56303的80MHZ,帶512×8閃存CPU與用戶門陣列IC組成；所述的串口通信服務器為MOXA Nport5650-8-DT，EDS-208A-M-ST-T實現傳感器和程控電源的RS485串口通訊轉換為Ethernet網絡通訊，以簡化編程和提高控制的靈活性；所述IO輸入輸出單元來自UMAC的附件卡ACC-65E，提供24入24出的IO端口；所述的程控電源為朝陽電源4NIC-CK60；所述的繼電器設備為研華PCLD-885功率繼電器輸出板，它帶有16個SPST繼電器通道，同時擁有最大的額定接觸功率；在通用工業控制計算機的指令下，UMAC的ACC-65E附件板促使PCLD-885動作，模擬望遠鏡赤經軸正限位、赤經軸負限位、赤緯軸正限位、赤緯軸負限位、調焦機構正限位、調焦機構負限位、電路短路、電路斷路故障；程控電源模擬鏡面融霜系統、讀數頭溫控系統的電源故障；ACC-28E4通道16位高精度模擬量轉換模塊（1）模擬接收位置傳感器LVDT的信號，進而模擬此調焦位置傳感器故障（2）模擬傳感器和控制電路中的電磁干擾。