自適應光學通過控制變形鏡鏡面形貌來實時補償光學像差,在天文觀測、生物技術、激光工業(yè)、視網膜成像及激光通信等方面具有廣闊的應用前景。壓電變形鏡由于其具有分辨率高、響應速度快、驅動力大等優(yōu)點,得到廣大研究人員的青睞,但是壓電變形鏡的遲滯非線性直接導致了系統開環(huán)控制精度及閉環(huán)工作帶寬的降低。本文的研究目的是對壓電變形鏡的遲滯非線性特性進行消除,主要分以下幾方面:(1)首先對壓電變形鏡的遲滯非線性進行了分析,同時基于遲滯非線性模型控制方法,詳細描述了PI遲滯模型,給出了遲滯模型參數選取和辨識的方法以及PI逆模型的計算。(2)其次搭建了基于哈特曼波前傳感器的自適應光學測試實驗系統。利用PI遲滯模型建立環(huán)形致動器的遲滯模型,通過最小二乘法優(yōu)化算子數,當算子數為9個時綜合性能較好。對離焦面形進行前饋控制,實驗結果表明:經過遲滯消除后環(huán)形致動器遲滯由9.3%降低到1.2%。對于幅值為變幅值三角波(最大幅值為0.43μm)的離焦面形,其重構誤差的RMS值由遲滯消除前的14.6 nm下降為遲滯消除后的4.0 nm,重構精度提高72.6%。對于隨機幅值的離焦面形重構,誤差面形的RMS值從遲滯消除前的13.7...

【文章頁數】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 自適應光學與壓電變形鏡
        1.1.1 自適應光學原理與應用
        1.1.2 壓電變形鏡工作原理和類型
    1.2 壓電變形鏡的遲滯問題
        1.2.1 壓電變形鏡的遲滯非線性
        1.2.2 壓電變形鏡的遲滯消除方法
        1.2.3 壓電變形鏡的遲滯模型
    1.3 研究目的和內容
2 壓電變形鏡的PI遲滯建模
    2.1 PI遲滯模型
    2.2 模型參數的選取和辨識
        2.2.1 參數的選取
        2.2.2 參數的辨識
    2.3 PI遲滯逆模型
    2.4 壓電變形鏡遲滯建模
        2.4.1 壓電變形鏡的面形表示
        2.4.2 電壓控制方程
        2.4.3 壓電變形鏡的PI遲滯模型
    2.5 本章小結
3 單致動器前饋控制
    3.1 自適應光學系統實驗平臺
        3.1.1 試驗系統主要硬件配置
        3.1.2 實驗系統軟件設計
    3.2 環(huán)形致動器的遲滯建模
        3.2.1 環(huán)形致動器遲滯測定
        3.2.2 模型辨識和優(yōu)化
    3.3 基于環(huán)形致動器的離焦前饋控制實驗
        3.3.1 標準三角波離焦面形重構
        3.3.2 變幅三角波離焦面形重構
        3.3.3 隨機離焦面形重構
    3.4 本章小結
4 壓電變形鏡前饋控制
    4.1 壓電變形鏡性能測試
    4.2 19 單元變形鏡遲滯建模
    4.3 變形鏡面形前饋控制實驗
        4.3.1 最速下降法求電壓
        4.3.2 典型像差重構
        4.3.3 任意復雜面形重構
    4.4 本章小結
5 結論和展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
在學研究成果
致謝



本文編號：3774786