"NI PXI平台帮助我们在保持系统灵活性和实时性的同时显著减少了开发时间,而且能够满足我们对电子/软件方面的设计要求。使用LabVIEW,可以在同一个软件环境中对实时控制器和FPGA模块进行编程,帮助我们快速集成系统,并确保系统独立、可靠。"– Miguel Núñez, Instituto de Astrofísica de Canarias
挑战:
开发一个电子装置以及嵌入式控制软件,用于对欧洲超大望远镜(European Extremely Large Telescope,E-ELT)中主反射镜的三个位置调整执行器的原型机进行控制和调整, 从而实现以纳米级的精度对90Kg的重物进行位置调整。这将作为未来之量产化电子设计的概念原型。
解决方案:
基于NI PXI平台运行的NI LabVIEW Real - Time和LabVIEW FPGA模块,可以提供灵活的接口来与多种设备通信,并且能够在保证较低的延迟和抖动下实现1 kHz的外部位置控制指令更新率;而对于实现内部定位的数据采样和伺服控制来说,则可实现更高的循环速率。
E-ELT是欧洲南方天文台(European Southern Observatory,ESO)倡议建设的一个直径42米的望远镜,用于为天文学领域的最新研究探索提供支持。该主反射镜由984个镜面组成。如图1所示,每个镜面,可以通过三个位置执行器实时移动,用于对支撑结构因重力、温度、风动等因素所导致的变形进行补偿。西班牙航空系统公司(Compañía Española de Sistemas Aeronauticos,CESA)负责对三个位置执行器原型的机械结构进行设计和开发,而加纳利天体物理学研究所(Instituto de Astrofísica de Canarias,IAC)则负责对系统中的电子装置、软件和伺服控制进行开发。
执行器开发中最具挑战性的要求包括:达到15mm的行程、支撑90kg的重物、追踪缓坡信号时实现170纳米以下的均方根误差 (root mean square error,RMSE)、1 kHz外部位置控制指令更新率,以及确保极低的延迟和抖动(如图1)。
结论
NI PXI平台帮助我们在保持系统灵活性和实时性的同时显著减少了开发时间,而且能够满足电子装置/软件方面的设计要求。使用LabVIEW,可以在同一个软件环境中对实时控制器和FPGA模块进行编程,帮助我们快速集成系统,并确保系统独立、可靠。此外。此外,NI工程师为我们提供了快速且有效的帮助,让我们更快完成开发。
作者信息:
Miguel Núñez
Instituto de Astrofísica de Canarias
西班牙