2014/04/12 第32回 望遠鏡技術検討会 @京都 エッジセンサ配置の最適化 京都大学 木野 勝 主鏡制御の開発項目 1/12 ❙非干渉化行列 ・導出 （2、6枚、18枚） ・誤差伝播の評価 （2、6枚、18枚） ❙アクチュエータの伝達関数 ・特性の測定（長友） ❙制御システムモデル構築 ・制御ソフトの作成 ❙支持構造の伝達関数 ・機械設計 （内周リング・内周・外周） ・特性（静的・動的）の測定 ❙制御・通信システムの入手 ・制御用計算機 ・アクチュエータドライバ ・センサ読出し回路 ❙センサモデル ・特性の測定（河端） ❙実機（or 単純化モデル）で動作検証 主鏡制御の開発項目 1/12 ❙非干渉化行列 ・導出 （2、6枚、18枚） ・誤差伝播の評価 （2、6枚、18枚） ❙アクチュエータの伝達関数 ・特性の測定（長友） ❙制御システムモデル構築 ・制御ソフトの作成 ❙支持構造の伝達関数 ・機械設計 （内周リング・内周・外周） ・特性（静的・動的）の測定 ❙制御・通信システムの入手 ・制御用計算機 ・アクチュエータドライバ ・センサ読出し回路 ❙センサモデル ・特性の測定（河端） ❙実機（or 単純化モデル）で動作検証 評価対象 ❙対象とする鏡 ： 内周リング 内周セグメント：6枚 外周セグメント：18枚 エッジセンサ72個 アクチュエータ57個 ❙アクチュエータ ： 計57個 内周リング ： 3個 内/外周セグメント ：各3個 ❙エッジセンサ ： 72個 セグメントあたり 4個相当 2/12 3/12 センサの配置 ❙要求を満たすセンサ条件 ・センサ数 : 72個 ・アーム長 : 50mm ・センサ測定誤差 : 30nm エッジセンサ セグメント鏡 減速器 アクチュエータ 1/30 セグメント鏡 1/30 1/30 トピック ❙評価方法の変更 ・誤差増幅率の導出方法 最悪値 rms値 に変更 ・鏡面全体の姿勢 内周リングを固定 平均的な高さ・傾きが一定 ❙評価内容 ・内周リングの必要性 ・センサ故障時の性能低下 4/12 5/12 誤差増幅率の導出方法 センサ出力 → アクチュエータ駆動量 の変換は線形結合 k1,1 k1, 2 k1, m S1 A1 S2 A 2 k2,1 k2, 2 k S A k n , m m n n ,1 A1～A n アクチュエータ S1～Sm エッジセンサ 全てのセンサがノイズ s をもつ場合、 アクチュエータ駆動誤差 Aj s k 2 i ,1 k k 2 i ,2 典型的な駆動誤差 : Aj の rms値 A rms s 2 i ,m 1 2 k i ,j n i ,j 鏡面全体の姿勢 ❙これまでの計算方法 ： 内周リングを固定 ❙今回の計算方法 ： 全体の高さ・傾斜が一定 平面へのフィッティング、減算を変換行列に組み込み 6/12 7/12 センサ故障時の性能低下 ❙72センサでの誤差増幅率 : 1.48倍 ❙1個を故障時の誤差増幅率 最外周のセンサが影響最大 : 4.62倍 A rms s 1 2 k i ,j n i ,j 内周リング ❙カセグレン穴に設置するダミー硝材 ・主鏡制御のみに使用 ・光学的には使用しない ○変位を検出しやすい ×高価 ×設置が難しい 内周リング 8/12 9/12 内周リング無しの配置案 誤差増幅率 1.48 リングあり 72個 誤差増幅率 2.09 78個 誤差増幅率 2.32 60個 誤差増幅率 1.93 90個 まとめ ❙評価方法の変更 ・誤差増幅率の導出方法 最悪値 rms値 に変更 ・鏡面全体の姿勢 内周リングを固定 平均的な高さ・傾きが一定 ❙センサ1個故障時 ・制御誤差が3倍悪化 ・要求仕様をわずかにオーバー ❙内周リングは必要 ・無しだと センサ数＞90個 10/12
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