Atendendo aos requisitos do sistema de controle servo do eixo principal de telescópios terrestres de próxima geração com diâmetro ultra grande, propõe-se um método de controle baseado na condução síncrona de múltiplos motores. Com base em um telescópio de aproximadamente 4 m, apresenta-se a composição do hardware do sistema de controle e projeta-se uma arquitetura de controle síncrono multi-motores baseada no barramento EtherCAT. Foram apresentadas as metodologias de calibração de parâmetros e os resultados dos testes dos motores síncronos de ímã permanente segmentados em arco (Segmented Arc Permanent Magnet Synchronous Motors, SAPMSM) e dos motores de alinhamento do eixo de elevação. O laço de velocidade foi projetado como um sistema ótimo de segunda ordem e, por meio da introdução de um filtro estrutural e um algoritmo de controle anti-saturação, alcançou-se uma saída de velocidade rápida sem ultrapassagens. Além disso, para o problema da medição da flutuação do torque, foi proposta uma metodologia de análise quantitativa baseada na corrente de torque e, por meio do pareamento de fase do ângulo elétrico do motor, a flutuação do torque foi reduzida; simultaneamente, introduziu-se um observador de estado estendido para realizar a compensação preditiva da flutuação do torque. Os resultados experimentais indicam que o telescópio com acionamento direto possui uma frequência de ressonância de primeira ordem da estrutura de suporte de no mínimo 20 Hz; a arquitetura de acionamento duplo do eixo de elevação apresenta melhores características de frequência; a largura de banda da malha de velocidade do sistema servo é no mínimo 6 Hz; e é possível obter saída de velocidade rápida sem ultrapassagem tanto na zona de baixa velocidade linear quanto na zona de alta velocidade não linear. Após a introdução do algoritmo de compensação preditiva da flutuação do torque, a oscilação da velocidade do eixo de elevação foi reduzida de 0,000868 (°)/s para 0,000341 (°)/s, melhorando significativamente a estabilidade da velocidade. Este sistema de controle servo de acionamento síncrono multi-motores do eixo principal pode atender às exigências de controle de alta precisão de telescópios de grande diâmetro e serve de referência para o projeto de sistemas de controle de telescópios de diâmetros ainda maiores no futuro.

telescópio terrestre; motor síncrono de ímã permanente; acionamento síncrono; barramento EtherCAT; anti-saturação; observador de estado estendido; flutuação de torque