本文主要研究内容
作者林海奇（2019）在《基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究》一文中研究指出：自适应光学技术能够实时补偿光在传输过程中由传输介质引起的随机波前畸变,进而被广泛应用天文观测、空间目标观测和激光传输等系统。近年来,随着相关理论和技术的不断发展,自适应光学技术在光通信、医学成像、激光加工等众多领域取得了进一步的应用。波前控制作为自适应光学系统的关键技术之一,直接影响自适应光学系统的波前校正性能。目前,大多数自适应光学系统采用的算法是简单且易于实现的比例积分控制,但是其控制参数调节多依赖人为经验,且控制性能和稳定性难以兼顾。虽然有很多自适应光学控制的算法被提出,如鲁棒控制、预测控制、最优控制等,但大多数局限于理论仿真和实验室研究,离实际应用还存在一定距离,少部分算法实际应用又具有局限性。目前,随着自适应光学应用领域的拓展和对控制性能要求的不断提高,控制算法难以满足实际需求。因此,为了解决自适应光学系统的控制难题,本文提出采用线性二次高斯控制方法。首先,针对线性二次高斯控制需要精度较高的被控对象系统模型问题,本文根据自适应光学系统实际工作情况,提出了基于变量带误差模型的子空间辨识方法。利用自适应光学系统的输入与输出数据,建立了自适应光学系统的状态空间模型。仿真结果表明了所建立的自适应光学系统的状态空间模型准确度高,具有较强的噪声抑制能力和鲁棒性。且该方法还可为其它模型类控制算法提供一种模型基础。其次,本文以自适应光学系统的状态空间辨识模型为基础,采用采用基于状态调节的线性二次高斯控制技术。以最小化残余波前作为线性二次型性能指标,通过最小化二次型性能指标,确定反馈控制规律的增益。根据入射波前的泽尼克多项式扩展形式和变形镜以及波前传感器的线性关系来定义自适应光学系统的状态向量。而针对自适应光学系统的初始状态未知问题,本文利用卡尔曼滤波器和卡尔曼滤波状态对自适应光学系统的状态向量作线性估计。通过求解状态估计和卡尔曼滤波器增益,以及最小化求解二次型性能指标得到的状态调节增益,可以实现自适应光学系统的线性二次高斯闭环控制。数值仿真验证了线性二次高斯控制的可行性和波前校正能力。然后,通过静态波前和动态波前校正实验来验证了线性二次高斯控制的波前校正能力,实验结果与数值仿真结果保持一致,证明了线性二次高斯控制的可行性与有效性。实验结果表明了线性二次高斯控制校正后的各项性能指标都要优于比例积分控制。而且在自适应光学系统的响应速度、光斑抖动的抑制以及系统的稳定性与鲁棒性等方面,线性二次高斯控制表现较为出色。最后,本文通过实验研究了系统噪声和高斯白噪声对自适应光学系统线性二次高斯控制波前像差校正效果的影响。实验结果表明了采用系统近似噪声作为测量噪声的线性二次高斯控制其波前校正效果提升明显。这也从另一方面表明了系统噪声对线性二次高斯控制影响显著,若能准确获取自适应光学系统的噪声统计模型,将有望进一步提高线性二次高斯控制在自适应光学系统的波前像差校正能力。
Abstract
zi kuo ying guang xue ji shu neng gou shi shi bu chang guang zai chuan shu guo cheng zhong you chuan shu jie zhi yin qi de sui ji bo qian ji bian ,jin er bei an fan ying yong tian wen guan ce 、kong jian mu biao guan ce he ji guang chuan shu deng ji tong 。jin nian lai ,sui zhao xiang guan li lun he ji shu de bu duan fa zhan ,zi kuo ying guang xue ji shu zai guang tong xin 、yi xue cheng xiang 、ji guang jia gong deng zhong duo ling yu qu de le jin yi bu de ying yong 。bo qian kong zhi zuo wei zi kuo ying guang xue ji tong de guan jian ji shu zhi yi ,zhi jie ying xiang zi kuo ying guang xue ji tong de bo qian jiao zheng xing neng 。mu qian ,da duo shu zi kuo ying guang xue ji tong cai yong de suan fa shi jian chan ju yi yu shi xian de bi li ji fen kong zhi ,dan shi ji kong zhi can shu diao jie duo yi lai ren wei jing yan ,ju kong zhi xing neng he wen ding xing nan yi jian gu 。sui ran you hen duo zi kuo ying guang xue kong zhi de suan fa bei di chu ,ru lu bang kong zhi 、yu ce kong zhi 、zui you kong zhi deng ,dan da duo shu ju xian yu li lun fang zhen he shi yan shi yan jiu ,li shi ji ying yong hai cun zai yi ding ju li ,shao bu fen suan fa shi ji ying yong you ju you ju xian xing 。mu qian ,sui zhao zi kuo ying guang xue ying yong ling yu de ta zhan he dui kong zhi xing neng yao qiu de bu duan di gao ,kong zhi suan fa nan yi man zu shi ji xu qiu 。yin ci ,wei le jie jue zi kuo ying guang xue ji tong de kong zhi nan ti ,ben wen di chu cai yong xian xing er ci gao si kong zhi fang fa 。shou xian ,zhen dui xian xing er ci gao si kong zhi xu yao jing du jiao gao de bei kong dui xiang ji tong mo xing wen ti ,ben wen gen ju zi kuo ying guang xue ji tong shi ji gong zuo qing kuang ,di chu le ji yu bian liang dai wu cha mo xing de zi kong jian bian shi fang fa 。li yong zi kuo ying guang xue ji tong de shu ru yu shu chu shu ju ,jian li le zi kuo ying guang xue ji tong de zhuang tai kong jian mo xing 。fang zhen jie guo biao ming le suo jian li de zi kuo ying guang xue ji tong de zhuang tai kong jian mo xing zhun que du gao ,ju you jiao jiang de zao sheng yi zhi neng li he lu bang xing 。ju gai fang fa hai ke wei ji ta mo xing lei kong zhi suan fa di gong yi chong mo xing ji chu 。ji ci ,ben wen yi zi kuo ying guang xue ji tong de zhuang tai kong jian bian shi mo xing wei ji chu ,cai yong cai yong ji yu zhuang tai diao jie de xian xing er ci gao si kong zhi ji shu 。yi zui xiao hua can yu bo qian zuo wei xian xing er ci xing xing neng zhi biao ,tong guo zui xiao hua er ci xing xing neng zhi biao ,que ding fan kui kong zhi gui lv de zeng yi 。gen ju ru she bo qian de ze ni ke duo xiang shi kuo zhan xing shi he bian xing jing yi ji bo qian chuan gan qi de xian xing guan ji lai ding yi zi kuo ying guang xue ji tong de zhuang tai xiang liang 。er zhen dui zi kuo ying guang xue ji tong de chu shi zhuang tai wei zhi wen ti ,ben wen li yong ka er man lv bo qi he ka er man lv bo zhuang tai dui zi kuo ying guang xue ji tong de zhuang tai xiang liang zuo xian xing gu ji 。tong guo qiu jie zhuang tai gu ji he ka er man lv bo qi zeng yi ,yi ji zui xiao hua qiu jie er ci xing xing neng zhi biao de dao de zhuang tai diao jie zeng yi ,ke yi shi xian zi kuo ying guang xue ji tong de xian xing er ci gao si bi huan kong zhi 。shu zhi fang zhen yan zheng le xian xing er ci gao si kong zhi de ke hang xing he bo qian jiao zheng neng li 。ran hou ,tong guo jing tai bo qian he dong tai bo qian jiao zheng shi yan lai yan zheng le xian xing er ci gao si kong zhi de bo qian jiao zheng neng li ,shi yan jie guo yu shu zhi fang zhen jie guo bao chi yi zhi ,zheng ming le xian xing er ci gao si kong zhi de ke hang xing yu you xiao xing 。shi yan jie guo biao ming le xian xing er ci gao si kong zhi jiao zheng hou de ge xiang xing neng zhi biao dou yao you yu bi li ji fen kong zhi 。er ju zai zi kuo ying guang xue ji tong de xiang ying su du 、guang ban dou dong de yi zhi yi ji ji tong de wen ding xing yu lu bang xing deng fang mian ,xian xing er ci gao si kong zhi biao xian jiao wei chu se 。zui hou ,ben wen tong guo shi yan yan jiu le ji tong zao sheng he gao si bai zao sheng dui zi kuo ying guang xue ji tong xian xing er ci gao si kong zhi bo qian xiang cha jiao zheng xiao guo de ying xiang 。shi yan jie guo biao ming le cai yong ji tong jin shi zao sheng zuo wei ce liang zao sheng de xian xing er ci gao si kong zhi ji bo qian jiao zheng xiao guo di sheng ming xian 。zhe ye cong ling yi fang mian biao ming le ji tong zao sheng dui xian xing er ci gao si kong zhi ying xiang xian zhe ,re neng zhun que huo qu zi kuo ying guang xue ji tong de zao sheng tong ji mo xing ,jiang you wang jin yi bu di gao xian xing er ci gao si kong zhi zai zi kuo ying guang xue ji tong de bo qian xiang cha jiao zheng neng li 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)的林海奇，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)2019-07-22论文，是一篇关于自适应光学系统论文,子空间辨识论文,控制论文,线性二次高斯控制论文,卡尔曼滤波器论文,中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)2019-07-22论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)2019-07-22论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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