主镜制御木野-京都大学.PPTVIP

3.8m望遠鏡の主鏡制御 目標 外乱 模式図 Block Diagram Local Loop Main Loop センサの配置 エッジセンサ 支持構造 Global Loop 要素開発の状況 * 京都大学 木野 勝 2013/02/09 望遠鏡技術検討会 拡大会議 @名古屋大学 | 天体を追尾中 18枚の鏡(サイズ～1m、質量～70kg)の表面を ≦50nmの精度でそろえる | 天体を指向中 瓦解しない | 指向完了後 5秒以内に全鏡面を 制定する | 鏡面に直接作用○ 望遠鏡駆動による重力方向変化 5.8 gf/s△ 風圧 (1m/s の風が1Hzで振動) 1Hz 80 gf | 望遠鏡架台から伝達○ 望遠鏡駆動による架台の重力変形 20 nm/s○ 架台の熱変形 7 nm/s 望遠鏡駆動モーターの振動 10-100Hz 10 nm 観測装置(冷凍機)の振動 10-100Hz 200 nm 抑制の必要あり| 制御システム自体で発生 エッジセンサ読み出しノイズ ランダム 1 nm ≦1 Hzの外乱を制御で抑制したい | 光学式センサ 18枚の鏡全体の位置?傾きを測定 | エッジセンサ 　隣の鏡との相対変位を計測 | アクチュエータ 鏡1枚あたり3個 傾き2軸＋上下駆動 鏡 制御対象 PCS ハーフミラー レンズアレイ CCD SH コリメータ レンズアレイ CCD ピックアップ OptCtrl M1Ctrl 支持構造 アクチュエータ Matrix エッジセンサ ドライバ 支持腕 制御 校正 Matrix 画像解析 読み出し 比較点源 レーザー セグメント鏡 Local Loopアクチュエータ内蔵エンコーダ Sampling Rate 4kHz Bandwidth 80Hz Main Loop隣り合うセグメント鏡間の段差 Sampling Rate 20Hz Bandwidth 数Hz Global Loopセグメント鏡の段差／傾き Sampling Rate 1回/night | アクチュエータ ハーモニック?ドライブ?システムズ LAH-46 ? ボールネジ式のリニアアクチュエータ ? DCモータ／ロータリーエンコーダ 最小分解能 17.25 nm ストローク 10 mm ロストモーション(実測値)  40 nm (~1μmストローク) 繰り返し再現性 ~50nm (~1μmストローク)| ドライバ Position Sampling Rate 4kHz Position Bandwidth 80Hz パルス列入力+RS-232C Ethernetインターフェースの付加を予定 | インダクタンス式変位センサ M1Ctrl 支持構造 アクチュエータ Matrix エッジセンサ ドライバ 支持腕 制御 校正 読み出し セグメント鏡 | 非干渉化制御のための行列演算 センサ60個 → アクチュエータ54個 | テコによる減速 (1/10) ＋| Whiffle-tree (9点 等荷重支持) | 積分制御 Pos Sampling Rate 20 Hz Pos Bandwidth 数 Hz エッジセンサ60個 アクチュエータ×54 | 18セグメント用のセンサ配置 (右図)  センサ出力値 アクチュエータ位置での変位への変換行列は確定 センサノイズの増幅率、クロストークの量は要評価 | 開発段階の2セグメント、 6セグメント用のセンサ 配置も必要 カウンタ | 日本システム開発 DS2001シリーズ Sampling Rate 20 Hz 測定ばらつき rms 1 nm (100回の測定を平均) 温度依存 1600 nm (5~30℃) 基準センサによる補正で 35 nm まで改善 (もう少し改善したい) EthernetでホストPCに接続 24mm | Whiffle-tree 天秤状の構造を用いた等荷重支持 支持点数 9点 剛性 0.5μm/N 固有振動数 40 Hz | 減速機 無関節テコによる1/10減速 アクチュエータ ＋ 減速機 ＋ Whiffle-treeの応答速度 ~