目前,大型射电望远镜通常采用反射面主动控制技术,实现面型调整,补偿由于环境变化和外界扰动带来的误差,提高聚焦精度。望远镜的反射面是由多块子面板拼合而成,而每个子面板通常都需要3个以上的微位移促动器进行支撑以及快速调节,实现子面板的俯仰、偏摆和平动,从而达到反射面的高精度要求。本课题针对用于南极的射电天文望远镜,提出行波型超声电机经差动螺纹将旋转运动转化为直线运动的原理,建立射电望远镜子面板微位移支撑和调节机构。研究温度、湿度对促动器性能、精度的影响规律,评估预紧差动螺纹精度范围、建立促动器微位移控制方法。原理样机进行性能实验和环境模拟实验表明,该方法有望用于南极内陆极端环境下射电望远镜的面型的主动控制。主要研究内容包括:1.参照预研项目“DATE5”(5m Dome A Terahertz Explorer,南极5米太赫兹望远镜)的指标要求,设计并制作了微位移促动器样机。重点考虑南极高湿度和低温环境,进行了促动器整体密封设计,避免机构在低温下冻结。2.微位移促动器以行波型旋转超声电机作为驱动源,传动部分采用差动螺纹轴,将电机的旋转运动转换成输出端的直线运动,完成微位移促动器精度改善和位移的调整。3.针对低温环境对促动器传动结构、超声电机及其驱动与控制系统产生的影响,通过实验对驱动电源进行了优选,根据超声电机在低温下性能的变化对驱动控制系统进行了匹配和协调。4.建立了常温以及低温环境下的实验测试系统,对微位移促动器的性能进行了评估测试。包括有效行程、步进精度、重复精度、定位精度以及线性度和回程间隙检测。其中,在室温以及-40℃低温环境下的实验表明,微位移促动器的步进精度分别为1μm±0.07μm和1μm±0.16μm,达到了设计目标。研究表明,行波型超声电机经差动螺纹将旋转运动转化为直线运动的原理,具有高分辨率、高稳定性、高刚度、高重复精度、大负载性能以及毫米级行程等特点,可望用于南极射电望远镜子面板微位移支撑和调节。