基于LAMOST的光纖定位細分控制系統(tǒng)設計.pdf

1、LAMOST（大天區(qū)多個目標的光纖獲取天文望遠鏡）是一臺坐落于河北興隆的國家天文學科研重要項目。其中基于“并行可控式光纖定位技術”所建立起來的LAMOST光纖定位系統(tǒng)主要是為了解決LAMOST中光纖的快速精確定位問題以方便其有效獲取來自天體的光譜。該套系統(tǒng)將4000根光纖逐一固定在4000個機械單元上，每個機械單元的中心軸與偏心軸的運轉由安裝其上的兩個步進電機驅動，而步進電機的控制是由固定在機械單元前端的子節(jié)點驅動板完成的。
　　

2、為了有效實現(xiàn)對子節(jié)點驅動板的精確控制，采用一套Zigbee無線網絡系統(tǒng)來完成主節(jié)點控制板與子節(jié)點驅動板間的通訊問題，避免了有線網絡通訊下的復雜繞線和大功率損耗。主節(jié)點控制板作為PC端與子節(jié)點間的通訊媒介，一方面通過串口與PC端實現(xiàn)信息交互傳輸，另一方面通過Zigbee無線網實現(xiàn)與子節(jié)點間的信息交互傳輸。LAMOST光纖定位系統(tǒng)就是通過這樣的方式建立起來，該套系統(tǒng)操作方便，運行穩(wěn)定，可以實現(xiàn)對焦面上4000根光纖的快速定位。
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3、與此同時，該套系統(tǒng)也存在兩個需要優(yōu)化的地方。其一，該套系統(tǒng)采用的步進電機開環(huán)定位方案存在低頻運行丟步越步現(xiàn)象。所以，本文設計一套細分控制方案，細分控制通過降低電流的變化速度，可以顯著改善步進電機低頻不穩(wěn)定特性，同時細分控制可以提高步進電機運行的分辨率，為后續(xù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)提供基礎性條件。其二，子節(jié)點驅動板安裝在機械單元上，為了更新子節(jié)點驅動板的內部程序，現(xiàn)有的燒寫器更新方式涉及到機械單元的拆卸與安裝工作，十分不便。為此，本文提出一種基于