中考歷史專題復習世界現(xiàn)代史第二十五單元第二次世界大戰(zhàn)名師課件

天文望遠鏡集成建模研究楊德華南京天文光學技術研究所30NOV,2006

2006年中國虛擬天文臺年會廣西師范大學桂林中國科學院南京天文光學技術研究所天文望遠鏡集成建模研究楊德華中國科學院1內容概述—名詞含義、目的意義、發(fā)展歷程…集成建模的基本方法集成建模的基本工作內容涉及的有關技術—計算技術，并行技術…探討內容2天文望遠鏡設計方法科學目標技術要求和誤差分配光學系統(tǒng)設計機械結構設計及分析自動控制系統(tǒng)設計觀測系統(tǒng)設計 誤差分配和技術要求為接口紐帶，交流反饋不即時，總體性能難以優(yōu)化和估價天文望遠鏡設計方法科學目標3集成建?！猧ntegratedmodeling基于天文望遠鏡設計中光學系統(tǒng)設計、機械結構設計及分析和自動控制系統(tǒng)設計三大基本模塊，建立各自相對獨立的計算機模型（一般采用常用軟件），并結合傳感檢測系統(tǒng)和各種環(huán)境影響因素的計算機模型，通過編制計算機程序構成一個集成的整體的望遠鏡模型，經仿真分析得到望遠鏡各種響應乃至最終成像質量，據此評價望遠鏡工作性能和優(yōu)化設計方案。集成建?！猧ntegratedmodeling4Motivation&Benefit在項目執(zhí)行較早的階段即可評價望遠鏡工作性能，直到項目結束識別影響系統(tǒng)性能的關鍵因素從系統(tǒng)層面上來優(yōu)化和平衡各子系統(tǒng)的設計從系統(tǒng)層面上來權衡和克服各種干擾因素尋求更有效的提升望遠鏡性能的方法，優(yōu)化設計方案

集成化模型仿真可較真實有效地進行望遠鏡設計方案整體性能造價評估和方便迅速地進行優(yōu)化改進。Motivation&Benefit在項目執(zhí)行較早的階段5簡史和現(xiàn)況可追溯到七十年代提出的虛擬望遠鏡概念八十年代到九十年代ESOVLT的設計中就指向性能進行了大量研究—簡化的集中質量的多自由度的九十年代中期前后以來開始引入集成化模型仿真技術，北歐提出的50米Euro50方案，美國提出的30米TMT，25米NGST方案，加拿大提出的20米VLOT方案等等我國尚處于傳統(tǒng)設計方法階段，其實各部分均有實際經驗和基礎，也擁有和掌握國際上較為通用的相關軟件，缺的是集成。簡史和現(xiàn)況可追溯到七十年代提出的虛擬望遠鏡概念6基本方法和流程采用MATLAB/SIMULINK軟件進行各子模型集成和仿真運行光學設計軟件多采用ZEMAX/CodeV對于含自適應光學AO/主動光學ao拼鏡面望遠鏡，進行波前重建和分解，執(zhí)行和校正用有限元分析軟件ANSYS/I-Deas…來建立望遠鏡整體結構有限元模型，用來分析外界因素如大氣、熱、風載、重力和地震等對望遠鏡的干擾作用，并提取望遠鏡系統(tǒng)的固有頻率和振型轉換和建立為狀態(tài)空間導入SIMULINK進行控制系統(tǒng)仿真具有完整性和參數化設置功能具有圖形用戶界面（GUI）

基本方法和流程采用MATLAB/SIMULINK軟件進行各7功能結構框圖功能結構框圖8光學模塊兩部分ZEMAX光學模塊兩部分9光機接口C-結構坐標系M-光學鏡面坐標系 -ZEMAXT-轉換矩陣光機接口C-結構坐標系10環(huán)境因素模型—windload一般用Davenport譜和Simiu譜（風速功率譜）來描述近地面風的運動的模型。用后者：轉換成風壓譜：環(huán)境因素模型—windload一般用Davenport譜和11Wind&StructureinSimulinkWind&StructureinSimulink12涉及的相關技術計算機編程技術軟件接口技術計算技術并行計算技術涉及的相關技術計算機編程技術13計算機編程MATLAB/Simulink開發(fā)界面規(guī)劃和開發(fā)（MATLABGUIDE/VC/VF…）不同軟件的二次開發(fā)，不同的數據結構和格式，需編程讀出（如ANSYS—UPF-UserProgrammableFeatures,PDL-ParametricDesignLanguage)不同軟件的調用運行和通信管理并行計算:MATLAB并行化—MIT,InteractiveSupercomputingParallelMATLABsurvey

構成一個總體軟件計算機編程MATLAB/Simulink開發(fā)14軟件接口技術MATLAB和光學軟件ZEMAX之間采用windowsDynamicDataExchange(DDE)技術實現(xiàn)接口，光學系統(tǒng)的參數化定義均可采用MATLAB導入ZEMAXANSYS二次開發(fā)功能很強，具有自己的類Fortran解釋語言，并提供高級語言接口和函數。（UPF/PDL/UIDL-UserInterfaceDesignLanguage） 還具有批處理行命令功能。軟件接口技術MATLAB和光學軟件ZEMAX之間采用wind15計算技術各子模型集成為整體模型后，計算規(guī)模急劇增大從實用性角度考慮，計算機能力和計算時間要求進行模型簡化有限元分析中單元劃分疏密引起計算規(guī)模懸殊，特別是固有頻率和振型（剛度矩陣的特征向量和特征值）的提取耗時—選合適的模型和計算方法采用狀態(tài)空間描述機械結構系統(tǒng)所需要截取的固有頻率和振型的數量涉及到存儲空間、仿真精度和計算時間等問題—合適地截取的固有頻率和振型，凝聚自由度自適應光學/主動光學模塊波面檢測和重建計算技術各子模型集成為整體模型后，計算規(guī)模急劇增大從實用性角16并行計算技術Euro50--ABeowulfclusterwith2mastersand