基于泽尼克多项式的压电变形镜控制技术研究

发布时间：2023-02-28 19:04

　　自适应光学是近几十年新兴起来的一门学科,其利用变形镜相位共轭补偿原理实时测量并补偿光学波前畸变,消除大气湍流扰动的影响。自适应光学技术现今被广泛应用于激光光束整形、光空间通讯、生物显微技术、激光核武器以及大气激光通讯等领域。压电变形镜具有高带宽、大冲程等优点,受到一大批研究人员的青睐,因此本实验采用了压电变形镜。基于压电变形镜的自适应光学控制算法研究是其研究的一个重要方向。为了提高压电变形镜的控制精度以及简化系统控制,提出采用基于泽尼克(Zernike)多项式的PID闭环控制算法,实现对压电变形镜的闭环反馈控制。本论文主要把基于泽尼克多项式的压电变形镜控制方法作为研究对象,并做了以下几个方面的研究。(1)首先研究了影响函数矩阵伪逆算法和PID闭环控制算法,并建立了直接闭环反馈控制模型和基于Zernike多项式的PID闭环反馈控制模型。(2)其次在实验室建立了自适应光学闭环控制系统,主要包括软件平台和硬件平台。使用实验室自行研制的62单元单压电变形镜搭建自适应光学测试平台,并基于实验室虚拟仪器工作平台(LabVIEW)编写了驱动控制系统,实现哈特曼波前传感器的实时测量显示和压电变形镜的实...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 自适应光学与变形镜
        1.1.1 自适应光学原理与应用
        1.1.2 压电变形镜工作原理与分类
    1.2 自适应光学控制方法
        1.2.1 开环控制方法
        1.2.2 基于波前测量的闭环反馈控制方法
    1.3 研究内容和目的
2 基于波前测量的闭环反馈控制方法
    2.1 直接反馈闭环控制
        2.1.1 Zernike多项式
        2.1.2 影响函数矩阵伪逆算法
        2.1.3 直接反馈闭环控制模型
    2.2 基于Zernike多项式的PID闭环反馈控制
        2.2.1 PID控制算法
        2.2.2 基于Zernike多项式的PID闭环反馈控制模型
    2.3 本章小结
3 自适应光学系统平台构建与测量
    3.1 自适应光学闭环控制系统
    3.2 系统硬件测试平台
        3.2.1 哈特曼波前传感器
        3.2.2 波前校正器
        3.2.3 其他硬件设备
    3.3 基于LabVIEW虚拟仪器软件测试平台
        3.3.1 LabVIEW软件介绍
        3.3.2 基于LabVIEW的驱动控制系统
    3.4 本章小结
4 基于波前直接测量的闭环反馈控制实验
    4.1 相位片模拟外界扰动像差测量
    4.2 闭环反馈控制实验
        4.2.1 直接反馈闭环控制实验
        4.2.2 基于泽尼克多项式的PID闭环反馈控制实验
        4.2.3 校正效果对比
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
在读期间研究成果
致谢



本文编号：3751681