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LAMOST光纤单元多进程控制系统设计汇报人：2024-01-16

引言LAMOST光纤单元概述多进程控制系统设计系统实现与测试性能评估与优化总结与展望

01引言

大型天文望远镜的观测需求01LAMOST（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）是我国自主研制的大型天文望远镜，具有观测大天区、多目标、高分辨率等特点，对光纤单元控制系统的性能提出了更高要求。光纤单元控制系统的关键作用02光纤单元是LAMOST望远镜的重要组成部分，负责将星光引入光谱仪进行观测。光纤单元控制系统的性能直接影响观测效率、数据质量和科学产出。多进程控制技术的优势03随着计算机技术的发展，多进程控制技术为大型天文望远镜的控制系统提供了新的解决方案，能够提高系统响应速度、降低系统复杂度和提高系统稳定性。研究背景与意义

目前，国内外大型天文望远镜的光纤单元控制系统普遍采用单进程或单线程控制技术，存在响应速度慢、系统复杂度高和稳定性差等问题。随着多进程控制技术的发展，越来越多的研究者和工程师开始探索其在天文望远镜控制系统中的应用。国内外研究现状未来，大型天文望远镜的光纤单元控制系统将向多进程、分布式和智能化方向发展。多进程控制技术将进一步提高系统响应速度和稳定性；分布式控制技术将实现系统资源的优化配置和高效利用；智能化控制技术将实现系统的自适应、自学习和自优化等功能。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

研究目的本文旨在设计一种基于多进程控制技术的LAMOST光纤单元控制系统，以提高系统响应速度、降低系统复杂度和提高系统稳定性，满足LAMOST望远镜的观测需求。研究内容首先，分析LAMOST光纤单元控制系统的需求和功能，建立系统模型；其次，设计多进程控制算法，实现系统的高效、稳定和可靠运行；最后，通过仿真实验和实际应用验证所设计控制系统的性能和优越性。论文研究目的和内容

02LAMOST光纤单元概述

LAMOST望远镜简介是一种特殊类型的天文望远镜，具有大口径、大视场和多目标观测能力。大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）LAMOST的主要科研目标是进行大规模的天体光谱观测，以研究宇宙大尺度结构、星系形成和演化、恒星形成和演化等重要科学问题。科研目标

光纤单元结构LAMOST的光纤单元主要由光纤头、光纤束和光纤定位器组成。其中，光纤头负责接收来自天体的光信号，光纤束将光信号传输到光谱仪，光纤定位器则用于精确控制光纤头的位置。光纤单元功能光纤单元的主要功能是实现天体光信号的接收、传输和定位。通过光纤单元，LAMOST能够同时观测多个目标，并获取它们的光谱信息。光纤单元结构与功能

光信号接收当LAMOST望远镜指向目标天体时，天体发出的光信号通过望远镜的反射镜和透镜组汇聚到焦平面上。此时，光纤头位于焦平面上，负责接收汇聚的光信号。光信号传输接收到光信号后，光纤头将光信号耦合进光纤束中。光纤束采用特殊的光学设计，以确保光信号在传输过程中的稳定性和高效性。然后，光信号通过光纤束传输到光谱仪。光纤定位控制为了实现多目标观测，LAMOST采用了先进的光纤定位技术。通过计算机控制系统和精密的机械传动机构，光纤定位器能够精确控制每个光纤头的位置，使其对准相应的目标天体。这样，LAMOST就能同时观测多个目标，并获取它们的光谱信息。光纤单元工作原理

03多进程控制系统设计

采用分布式架构，将控制任务分散到多个独立进程中，提高系统可靠性和可扩展性。分布式控制系统模块化设计实时性要求将控制系统划分为多个功能模块，每个模块负责特定的控制任务，便于开发和维护。确保控制系统对各光纤单元状态的实时监测和控制，满足实时性要求。030201控制系统总体架构设计

采用共享内存方式实现进程间数据交换，提高数据传输效率。共享内存使用消息队列实现进程间异步通信，确保通信的可靠性和顺序性。消息队列利用信号量机制实现进程间的同步和互斥，避免资源冲突和数据不一致问题。信号量同步进程间通信机制设计

根据光纤单元特性和控制需求，选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制等。控制策略选择在选定控制策略的基础上，设计并实现相应的控制算法，包括参数整定、算法优化等。算法实现通过优化算法结构和计算流程，降低控制算法的计算复杂度，提高控制系统的实时性。实时性保障控制算法及实现

04系统实现与测试

编程语言采用C作为主要的开发语言，利用其高效、灵活的特性进行系统开发。开发工具使用集成开发环境（IDE）如VisualStudioCode或CLion，提高开发效率。操作系统选择稳定且高效的Linux发行版，如Ubuntu或CentOS，以确保系统稳定性和兼容性。系统开发环境搭建

进程管理模块数据采集模块控制算法模块人机交互模块关键模块实现实现进程的创建、销毁、通信和同步等功能，确保多进程之间的协同工作。根据系统需求和性