56、FAST工程馈源舱结构及其控制系统的开发与仿真

FAST工程馈源舱结构及其控制系统的开发与仿真

1. FAST主体结构组成与功能

FAST工程是一座口径达五百米的球面射电望远镜，视场角为120度，它利用天然喀斯特洼地建造而成，项目选址于贵州省黔南州平塘县大窝凼。

FAST的球面被划分为数千个小单元，由促动器控制，可实现反射面的主动变形。在射电源方向会形成三百米口径的瞬时抛物面反射面，能让馈源舱内的接收器位于焦点位置，就像传统抛物面天线一样。然而，由于空间跨度巨大，难以在接收器和反射面之间建立高精度的刚性连接。

为此，FAST采用了缆索悬吊式轻型馈源平台，在直径六百米的圆周上分布着六座支撑塔，通过六根支撑缆索将馈源舱悬吊在空中。通过改变支撑缆索的长度，拖动馈源舱在百米级的大工作空间内移动，使馈源位于瞬时焦点处。

馈源舱是FAST的核心组件，它是一个集结构、机构、测量、控制等相关技术于一体的光机电复杂系统。其主要功能是克服系统的风扰等干扰，通过舱内的二次调节装置，利用大范围、高精度、高采样率的测量技术和相应的控制技术，实现馈源接收器的精确精细定位。具体而言，馈源舱具有以下五项功能：
- 对安装在其中的馈源接收器及其附属机构提供良好的保护。
- 在跟踪观测时克服系统的风扰等干扰。
- 通过舱内的调节机构对馈源的姿态进行微调控制。
- 满足二次精细定位要求。
- 实现AB轴转向角。

2. 馈源舱结构与控制方案

馈源舱包括机械结构和电气控制两部分。结构部分有星型框架、AB轴机构、Stewart平台等；电气控制部分包括Stewart平台控制、AB轴控制、动态监测等。

2.1 结构组成