The invention discloses a real-time monitoring method of FAST active reflector profile accuracy based on digital twin technology. The method adopts the most advanced digital twin technology at present, maps the actual operation state of FAST active reflector into a digital model in real time, and forms digital twins of FAST active reflector surface. Through continuous finite element analysis of digital twins, the method reverses the problem. The accuracy of the surface profile is monitored in real time. According to the stored historical monitoring data, the distribution of surface error and its development trend are analyzed. The maintenance suggestions of when to update the calibration database and which location to update first are given. The calibration database is maintained and updated dynamically according to the situation. This method can help telescope operators to formulate maintenance plan in time, update calibration database in advance, avoid the poor accuracy of FAST active reflector surface caused by inadequate accuracy of calibration database, thus affecting the risk of normal scientific observation, and effectively guarantee the healthy operation of FAST.
【技术实现步骤摘要】
一种基于数字双胞胎技术的FAST主动反射面面型精度实时监测方法
本专利技术涉及FAST主动反射面面型精度实时监测方法领域,尤其是涉及一种基于数字双胞胎技术的FAST主动反射面面型精度实时监测方法。
技术介绍
数字双胞胎技术是一种将特定产品的数字信息与产品运行中实时获得的操作数据流相结合,以及将基于物理的理解与分析相结合,以获得深入的产品洞察力的一种新兴技术。仿真软件、硬件和处理速度的改善,以及物联网(LOT)的兴起,使该技术的应用成为可能。500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meteraperturesphericalradiotelescope,FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜。该望远镜反射面采取主动变位的独特工作方式,可根据观测天体的角度,在500m口径反射面的不同区域,形成直径为300m的抛物面。该望远镜的工作频率在70MHz~3GHz之间。为了实现反射面的主动变位特性,FAST采用柔性索网作为主要支承结构。索网结构共包括6670根主索和2225个主索节点,索网周边固定在圈梁上。FAST的圈梁为直径约500m的11m×5.5m环形桁架,重量约5350吨。圈梁支撑格构柱共50个,高度在6m-50m不等的格构柱上。索网的每个主索节点设置单根下拉索,通过促动器拖动下拉索来控制索网变位,从而在500m口径范围内的不同区域形成300m口径的抛物面。FAST望远镜索网结构中,面索总共有16种规格,截面积在280mm2-1319mm2;下拉索有2种规格,截面积均为140mm2。FAST主动反射面结构的2225个促动器上均布置了磁致伸缩传感 ...
【技术保护点】
1.一种基于数字双胞胎技术的FAST主动反射面面型精度实时监测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:1)在望远镜运行过程中,通过2225个促动器上布置的磁致伸缩传感器采集所述促动器的实时行程、故障促动器编号以及当前环境温度数据,输入到FAST主动反射面数字双胞胎模型;2)通过有限元计算,输出FAST主动反射面抛物面内主索节点的坐标及当前工况的天顶角和方位角;3)根据主索节点的计算坐标反算出对应的面板上的点的坐标,并求出该点与抛物面理想位置的径向误差均方根值(RMS),对当前工况下抛物面的面型精度进行评估;4)将面型精度,以及其天顶角和方位角,按照时间顺序存入数据库;5)根据数据库内的历史数据,画出面型误差均方根值(RMS)≥4mm的点的分布图,以及这些点的面型误差发展曲线;6)根据面型误差发展曲线,给出相应的维护建议;如果该点的面型误差发展曲线呈逐步增加的趋势,则表示需更新该点附近区域的标定数据库。
【技术特征摘要】
1.一种基于数字双胞胎技术的FAST主动反射面面型精度实时监测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:1)在望远镜运行过程中,通过2225个促动器上布置的磁致伸缩传感器采集所述促动器的实时行程、故障促动器编号以及当前环境温度数据,输入到FAST主动反射面数字双胞胎模型;2)通过有限元计算,输出FAST主动反射面抛物面内主索节点的坐标及当前工况的天顶角和方位角;3)根据主索节点的计算坐标反算出对应的面板上的点的坐标,并求出该点与抛物面理想位置的径向误差均方根值(RMS),对当前工况下抛物面的面型精度进行评估;4)将面型精度,以及其天顶角和方位角,按照时间顺序存入数据库;5)根据数据库内的历史数据,画出面型误差均方根值(RMS)≥4mm的点的分布图,以及这些点的面型误差发展曲线;6)根据面型误差发展曲线,给出相应的维护建议;如果该点的面型误差发展曲线呈逐步增加的趋势,则表示需更新该点附近区域的标定数据库。2.根据权利要求1所述的基于数字双胞胎技术的FAST主动反射面面型精度实时监测方法,其特征在于,步骤1)中读取相关数据并输入所述FAST主动反射面数字双胞胎的周期为1分钟。3.根据权利要求1所述的基于数字双胞胎技术的FAS...
【专利技术属性】
技术研发人员:李庆伟,李辉,姜鹏,
申请(专利权)人:中国科学院国家天文台,
类型:发明
国别省市:北京,11
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