复合轴结构的运动关系分析 被引量：10

1

作者 任戈 《光电工程》 CAS CSCD 1995年第6期41-46,共6页

根据矢量旋转和坐标变换，以及反射镜变换的数学方法，讨论了基本复合轴结构中视线矢量在探测器坐标和基础坐标之间的变换关系。并分析了反射镜作用范围与需要校正的误差的关系，跟踪探测器输出误差信号与物方跟踪误差。

关键词 光学跟踪 复合轴 反射镜 光学仪器

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光电跟踪系统中精密控制技术研究进展 被引量：32

2

作者 唐涛 马佳光 +12 位作者 陈洪斌 付承毓 杨虎 任戈 杨文淑 亓波 曹雷 张孟伟 包启亮 谭毅 黄永梅 毛耀 王强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1-29,共29页

精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展,它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台,扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面... 精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展,它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台,扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面临的技术难点。本文综述了针对上述几大关键问题的精密控制技术,展示了一些先进和前沿控制技术的研究成果,同时指出未来重点研究方向的主要思路。根据扰动影响的不同机理,从精密驱动、惯性稳定、振动控制三个方面介绍了相应扰动抑制技术的研究进展以及热点,并强调基于Stewart平台的振动与指向一体化技术是空间光电跟踪系统的重要技术方向。复合轴控制系统仍然是提高目标跟踪最有效的根本方式,最基本的技术问题是提高精跟踪倾斜镜跟踪系统的性能。观测器控制尤其是仅有误差测量的观测器技术特别适用于复合轴光电跟踪系统,发展三级或者更高级的复合轴系统应该特别注意高性能电机的应用。最后,提出多智能协同光电系统是光电跟踪领域未来重点的发展方向,需要研究多智能体的协同定位、编队控制以及载荷平台一体化等精密控制技术。 展开更多

关键词 光电跟踪 精密控制 扰动抑制 目标跟踪 智能协同 分布式

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音圈电机驱动的快速控制反射镜高带宽控制 被引量：35

3

作者 吴琼雁 王强 +2 位作者 彭起 任戈 傅承毓 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第8期15-18,共4页

分析一种音圈电机驱动的快速控制反射镜(FSM)的机械结构,由此建立其数学模型。依据模型,以不完全微分PID控制算法来消除结构谐振的不稳定影响,采用线性功率放大驱动方式,可使控制带宽超过其结构谐振频率,实现高带宽控制。实验表明,该方... 分析一种音圈电机驱动的快速控制反射镜(FSM)的机械结构,由此建立其数学模型。依据模型,以不完全微分PID控制算法来消除结构谐振的不稳定影响,采用线性功率放大驱动方式,可使控制带宽超过其结构谐振频率,实现高带宽控制。实验表明,该方法应用于结构谐振频率分别为90Hz和20Hz的两种快速控制反射镜,系统的抑制带宽能分别达到315Hz和240Hz,而且该方法简单可行,通用性强。 展开更多

关键词 快速控制反射镜 结构谐振 光电跟踪 音圈电机

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四象限探测仪测角新算法 被引量：22

4

作者 安凯 汪红熳 +3 位作者 任戈 叶步霞 傅承毓 马佳光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期328-329,共2页

实验结果表明 ,传统的四象限探测仪测角算法具有较大的误差。即使落在各个象限的光斑面积均未到饱和 ,最大误差也在二十角秒以上。本文给出一种新的四象限测角仪测角算法 ,这种算法不仅可用于在线测量 ,而且可使最大测量误差降低到 2 .

关键词 四象限 测角 误差 算法 探测仪 雷达 激光

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快反镜系统滑模复合分层干扰观测补偿控制 被引量：8

5

作者 罗勇 刘凯凯 +5 位作者 杨帆 闻心怡 黄永梅 郭珊珊 任戈 李涛 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期95-103,共9页

音圈电机驱动快反镜是高精度光电跟踪系统中的重要组成部分。在运动平台光电跟踪系统中,快反镜系统所受各种内外干扰将更加复杂剧烈,传统的被动干扰抑制方法以及把干扰当作集总干扰处理的主动干扰抑制方法将不足以保证高精度的视轴稳定... 音圈电机驱动快反镜是高精度光电跟踪系统中的重要组成部分。在运动平台光电跟踪系统中,快反镜系统所受各种内外干扰将更加复杂剧烈,传统的被动干扰抑制方法以及把干扰当作集总干扰处理的主动干扰抑制方法将不足以保证高精度的视轴稳定。因此本文提出一种谐波干扰观测与扩张状态观测结合的滑模复合分层干扰观测补偿控制策略。首先利用谐波干扰观测器对具备先验频率信息的谐波干扰进行观测,然后采用扩张状态观测器对其他未知干扰进行观测,最后基于观测的多源干扰,采用具有抗干扰能力的滑模非线性方法设计复合控制器,最大程度地对系统所受多源干扰进行抑制。实验表明,本文提出的滑模复合分层干扰观测补偿方法与传统的单一干扰观测补偿方法相比,能显著提升快反镜的视轴稳定精度。 展开更多

关键词 快反镜 视轴稳定 复合分层 谐波干扰观测器 扩张状态观测器 滑模

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快速反射镜成象跟踪系统 被引量：26

6

作者 傅承毓 姜凌涛 +1 位作者 任戈 马佳光 《光电工程》 CAS CSCD 1994年第3期1-8,共8页

从快速反射镜机械结构设计、３８０Ｈｚ高帧频成象探测器及数字控制系统三个方面系统地介绍了基于ＡＳＴ３８６计算机的快速反射镜成象跟踪系统。对提高反射镜机械结构谐振频率和高帧频图象实时处理速度及位置测量精度等问题给出了一些... 从快速反射镜机械结构设计、３８０Ｈｚ高帧频成象探测器及数字控制系统三个方面系统地介绍了基于ＡＳＴ３８６计算机的快速反射镜成象跟踪系统。对提高反射镜机械结构谐振频率和高帧频图象实时处理速度及位置测量精度等问题给出了一些解决方法，并提出在数字控制系统中引入插值算法可虚拟地提高系统采样频率，增加系统带宽。最后给出了实验结果。 展开更多

关键词 反射镜 计算机 图象处理 成象跟踪系统

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100km量子纠缠分发实验捕获跟踪技术 被引量：13

7

作者 亓波 陈洪斌 +3 位作者 任戈 黄永梅 丁科 马佳光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1628-1634,共7页

介绍了100km量子纠缠分发实验中的捕获跟踪瞄准(ATP)技术。以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了ATP系统的技术指标、光路布局和高带宽跟踪精度的实现方法。为了抑制近地面水平大气湍流引起的量子信息传输光束和信标光束的到达角起伏,... 介绍了100km量子纠缠分发实验中的捕获跟踪瞄准(ATP)技术。以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了ATP系统的技术指标、光路布局和高带宽跟踪精度的实现方法。为了抑制近地面水平大气湍流引起的量子信息传输光束和信标光束的到达角起伏,在经典复合轴跟踪模式的基础上,设计了具有粗跟踪、精跟踪和超精跟踪功能的双重复合轴跟踪系统和双快速控制反射镜融合的跟踪算法,用高帧频CMOS探测器和压电快速控制反射镜构建了超精跟踪回路。采用这些方法有效解决了跟踪动态范围和跟踪精度之间的矛盾,更好地发挥了高帧频探测器的性能,提高了抑制带宽和跟踪精度。将该双重复合轴跟踪系统成功应用于100km量子纠缠分发实验,结果显示捕获跟踪系统的跟踪精度为4μrad,抑制带宽达到了70Hz。 展开更多

关键词 量子通信 量子纠缠分发 捕获跟踪瞄准

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稳定转台摩擦参数的测量及其对稳定精度的影响 被引量：9

8

作者 胡浩军 毛耀 +2 位作者 马佳光 包启亮 任戈 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期5-9,共5页

提出一种测量由力矩电机驱动的稳定转台摩擦参数的方法。通过对转台自由减速过程速度曲线的拟合,以及电机启动过程电流的测量,可以得到最大静摩擦力矩、库仑摩擦力矩、粘滞摩擦系数和转动惯量。建立了稳定转台摩擦的仿真模型。针对一个... 提出一种测量由力矩电机驱动的稳定转台摩擦参数的方法。通过对转台自由减速过程速度曲线的拟合,以及电机启动过程电流的测量,可以得到最大静摩擦力矩、库仑摩擦力矩、粘滞摩擦系数和转动惯量。建立了稳定转台摩擦的仿真模型。针对一个单轴稳定转台进行的仿真和实验结果表明,在扰动换向时产生的稳定误差尖峰由扰动换向时的阶跃摩擦干扰力矩产生。仿真获得了和实验一致的精度结果。对进一步提高稳定精度的方法进行了分析。 展开更多

关键词 摩擦 参数测量 仿真分析 力矩电机

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盲图像复原研究现状 被引量：9

9

作者 曹雷 陈洪斌 +4 位作者 邱琪 张建林 任戈 徐智勇 张彬 《中国光学》 EI CAS 2014年第1期68-78,共11页

盲图像复原是在未知或不完全确知相关原始图像与成像点扩展函数的先验知识的情形下,利用所观测到的降质图像对原始图像和点扩展函数进行估计的一种图像处理方法。本文对近年来涌现出的主要盲图像复原算法进行了回顾,并根据相应的理论来... 盲图像复原是在未知或不完全确知相关原始图像与成像点扩展函数的先验知识的情形下,利用所观测到的降质图像对原始图像和点扩展函数进行估计的一种图像处理方法。本文对近年来涌现出的主要盲图像复原算法进行了回顾,并根据相应的理论来源及相互联系将其划分为四大类,对各类复原算法及其改进算法进行了分析和讨论,为更清晰与深刻地认识和理解盲图像复原理论、解决实际图像降质问题提供参考。 展开更多

关键词 盲图像复原 盲解卷积 图像处理 点扩展函数

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四翼十字形中心支撑结构的动力学分析 被引量：11

10

作者 张林波 任戈 陈洪斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第5期472-476,共5页

四翼十字形中心支撑结构是大型望远镜中次镜支撑的典型结构,其动力学性能直接决定着光学成像视轴的稳定性和精确性。基于板壳理论,采用Rayleigh方法,通过选取恰当的振型函数,建立了次镜支撑结构的动力学模型。针对支撑筋板不同的结构参... 四翼十字形中心支撑结构是大型望远镜中次镜支撑的典型结构,其动力学性能直接决定着光学成像视轴的稳定性和精确性。基于板壳理论,采用Rayleigh方法,通过选取恰当的振型函数,建立了次镜支撑结构的动力学模型。针对支撑筋板不同的结构参数,分别进行了数值仿真和有限元分析,二者规律相同,结果基本一致,认为该方法可以用于类似结构动力学特性的计算。 展开更多

关键词 望远镜 次镜支撑 动力学分析 四翼十字形中心支撑结构 板壳理论 数值仿真 有限元

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大口径望远镜水平轴系的模态分析 被引量：18

11

作者 张林波 任戈 陈洪斌 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期8-10,共3页

根据某大口径望远镜水平轴系的结构设计方案,利用结构分析软件I-DEAS,建立了结构分析模型,求得了水平轴系前几阶固有频率和振型图。分析结果显示出了水平轴各部分结构振动的强弱分布,为结构的动力学优化设计提供了可靠的依据。提出了次... 根据某大口径望远镜水平轴系的结构设计方案,利用结构分析软件I-DEAS,建立了结构分析模型,求得了水平轴系前几阶固有频率和振型图。分析结果显示出了水平轴各部分结构振动的强弱分布,为结构的动力学优化设计提供了可靠的依据。提出了次镜支撑的偏置十字型中心结构,该结构具有较高的谐振频率,因此可以用于大口径望远镜中。 展开更多

关键词 水平轴系 大口径望远镜 有限元分析 固有频率

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改进根轨迹的快速反射镜控制参量设计 被引量：8

12

作者 艾志伟 谭毅 +1 位作者 吴琼雁 任戈 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期558-561,共4页

为了保证快速反射镜控制系统在时域和频域同时具有良好性能,采用了一种改进根轨迹的控制参量设计方法。首先,根据辨识出的模型,建立音圈电机驱动的快速反射镜传递函数的根轨迹;其次,根据对控制系统性能指标的要求,导出闭环控制系统预期... 为了保证快速反射镜控制系统在时域和频域同时具有良好性能,采用了一种改进根轨迹的控制参量设计方法。首先,根据辨识出的模型,建立音圈电机驱动的快速反射镜传递函数的根轨迹;其次,根据对控制系统性能指标的要求,导出闭环控制系统预期主导极点位置;再次,通过配置控制器的零点位置,使系统的根轨迹具有预期的主导极点;最后,根据模值公式和相角公式,确定系统增益和控制器极点位置。结果表明,采用改进根轨迹法设计的控制系统具有良好的动态性能,还可以有效抑制闭环系统的机械谐振,而且简单易行、通用性强。 展开更多

关键词 激光技术 快速反射镜 根轨迹 控制参量

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光电经纬仪中双电机同步控制技术 被引量：4

13

作者 唐涛 张桐 +4 位作者 杜俊峰 黄永梅 付承毓 任戈 张孟伟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-5,共5页

在光电经纬仪设备的水平轴系中实现了双电机的直接驱动控制。建立刚性连接下双电机的直接驱动模型,与单电机驱动相比:双电机与单电机的控制特性的谐振频率几乎是一致的,而双电机反谐振频率是单电机驱动的1.414倍,因此双电机具有比单电... 在光电经纬仪设备的水平轴系中实现了双电机的直接驱动控制。建立刚性连接下双电机的直接驱动模型,与单电机驱动相比:双电机与单电机的控制特性的谐振频率几乎是一致的,而双电机反谐振频率是单电机驱动的1.414倍,因此双电机具有比单电机驱动良好的控制对象特性。由于双电机采用了刚性连接,其速度已经同步了。提出了电流跟随控制方法实现力矩同步的控制算法。具体就是以其中任何一个电机作为主电机,另外一个电机作为从电机跟踪主电机的反馈电流,而速度反馈直接到主电机上。实验结果表明理论分析的有效性,在跟踪轨迹为0.01°/s的直线,位置随机误差为0.011 9″。 展开更多

关键词 双电机 同步控制 电流跟随 反谐振 直接驱动

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稳定平台对基座角速率扰动的抑制能力 被引量：4

14

作者 胡浩军 毛耀 +2 位作者 马佳光 包启亮 任戈 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期25-28,共4页

针对力矩电机驱动的单自由度稳定平台抑制振动能力,分别采用实际摩擦模型、粘滞摩擦模型的速率环仿真和实验方法,分析了稳定平台对基座角速率扰动的抑制频率特性。仿真与实测结果对比表明,抑制比频率特性与摩擦特性有很大关系,对大角速... 针对力矩电机驱动的单自由度稳定平台抑制振动能力,分别采用实际摩擦模型、粘滞摩擦模型的速率环仿真和实验方法,分析了稳定平台对基座角速率扰动的抑制频率特性。仿真与实测结果对比表明,抑制比频率特性与摩擦特性有很大关系,对大角速率扰动,低频段和高频段抑制频率特性优于中频段;对小角速率扰动,高频段抑制能力变小。 展开更多

关键词 稳定 角速率 扰动 抑制

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快速反射镜扰动信号的模糊补偿控制 被引量：6

15

作者 艾志伟 谭毅 +1 位作者 吴琼雁 任戈 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期210-215,共6页

为了抑制扰动信号对快速反射镜系统输出性能的影响,保证快速反射镜结构特性改变后控制系统抑制扰动信号的能力,提出了一种对扰动信号进行模糊补偿的复合控制系统。系统中,模糊控制环节的输出参数同时用于整定PID控制参数和前馈环节控制... 为了抑制扰动信号对快速反射镜系统输出性能的影响,保证快速反射镜结构特性改变后控制系统抑制扰动信号的能力,提出了一种对扰动信号进行模糊补偿的复合控制系统。系统中,模糊控制环节的输出参数同时用于整定PID控制参数和前馈环节控制参数,补偿系统因扰动造成的偏差,控制系统不需要增加额外的传感器,不会增加硬件系统的复杂性。利用频域分析方法,设计PID控制器的控制参数,进而设计模糊控制的规则。最后,对这种控制系统进行了仿真实验分析,结果表明:快速反射镜的结构参数变化前后,扰动模糊补偿控制系统对系统中的扰动信号均具有较高的抑制能力。 展开更多

关键词 快速反射镜 模糊控制 扰动抑制 仿真

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非平行光束对窄带滤光片光谱性能的影响 被引量：4

16

作者 何文彦 孔明东 +1 位作者 任戈 魏铭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期415-421,共7页

因为发散角和线宽效应的存在,非平行光束入射窄带滤光片时,滤光片的透射特性会发生变化。特别是在斜入射时,窄带滤光膜透射通带波形更易从矩形向三角形退化,并且伴随峰值透过率降低等负面现象。虽然已知的卷积模型可以对非平行光束入射... 因为发散角和线宽效应的存在,非平行光束入射窄带滤光片时,滤光片的透射特性会发生变化。特别是在斜入射时,窄带滤光膜透射通带波形更易从矩形向三角形退化,并且伴随峰值透过率降低等负面现象。虽然已知的卷积模型可以对非平行光束入射窄带滤光片的情况进行数值模拟,但是由于制备和测量误差的阻碍,其正确性和数值模拟的准确性没有严格的实验进行验证。通过膜系优化和测量误差修正降低相应误差及其影响,并通过等离子体辅助反应磁控溅射(PARMS)的方法制备了工作角度为17°的1064 nm高性能窄带滤光片。滤光片的透射光谱分别由两款分光光度计Cary 7000和Lambda 1050测量得到。在不同条件下测得的光谱与数值模拟结果吻合得很好,充分验证了卷积模型的有效性和数值模拟的准确性。 展开更多

关键词 窄带滤光片 数值模拟 发散角效应 线宽效应

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大口径主镜热边界层热控对成像质量影响分析 被引量：3

17

作者 谭玉凤 王继红 +4 位作者 任戈 任晓坜 杨欣欣 谢宗良 贺璧 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期242-248,共7页

随着望远镜口径的增大,主镜热惯性增大,主镜温度相对于环境温度的滞后性引起反射面热边界层形成热湍流波动,严重影响望远镜成像质量。介绍了一种基于CFD仿真和光程差累积的计算方法评估主镜反射面热边界层的湍流波动对成像质量的影响。... 随着望远镜口径的增大,主镜热惯性增大,主镜温度相对于环境温度的滞后性引起反射面热边界层形成热湍流波动,严重影响望远镜成像质量。介绍了一种基于CFD仿真和光程差累积的计算方法评估主镜反射面热边界层的湍流波动对成像质量的影响。以3.0 m口径的主镜为例,仿真计算了自然对流下和强迫对流下不同温升的反射面热边界层分布,将热边界层的流场参数转化成折射率场分布,采用光程差累积法得到反射面热边界层的成像质量。结果可以定量地描述反射面热边界层对成像质量的影响;验证了现有天文观测要求主镜反射面与环境温差小于±2 K的合理性;同时证明了主镜反射面热控措施使得强迫对流下的光程差比自然对流下的下降了一个数量级,显著提高了主镜视宁度,进一步表明反射面热控措施对改善成像质量具有重要意义。 展开更多

关键词 大口径望远镜 热边界层 湍流波动 主镜视宁度 成像质量

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机载光电成像设备减振系统仿真及试验 被引量：8

18

作者 姜伟伟 徐治洲 任戈 《噪声与振动控制》 CSCD 2014年第3期186-189,共4页

一般的载机都存在宽频带、大幅值的随机振动，为保证设备安全及设备的成像质量，需要对设备加装减振系统。在对减振系统进行理论分析的基础上，针对光电成像设备的具体结构特点，结合载机的挂装空间位置要求，设计八点支撑的减振系统，... 一般的载机都存在宽频带、大幅值的随机振动，为保证设备安全及设备的成像质量，需要对设备加装减振系统。在对减振系统进行理论分析的基础上，针对光电成像设备的具体结构特点，结合载机的挂装空间位置要求，设计八点支撑的减振系统，对该减振系统进行仿真分析，并结合具体的设备进行试验测试。结果表明仿真分析和试验测试的谐振点频率值、最大振动传递率差异在2.5%～4.5%之内，且二者设备响应曲线走势基本一致，证明该减振系统的仿真分析方法是合理可行的。 展开更多

关键词 振动与波 光电设备 机载 减振系统

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1.3m主镜的支承设计 被引量：6

19

作者 杜俊峰 张林波 任戈 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1483-1488,共6页

依据1.3 m主镜支承的技术要求,完成了支承结构的设计分析。确定了有中心定位的底面18点支承和侧面水银带支承的技术方案。对于结构复杂的轻质镜,依据均衡原理,利用结构分析并结合插值算法确定了底支承18点的支承位置;在给出了具体底支... 依据1.3 m主镜支承的技术要求,完成了支承结构的设计分析。确定了有中心定位的底面18点支承和侧面水银带支承的技术方案。对于结构复杂的轻质镜,依据均衡原理,利用结构分析并结合插值算法确定了底支承18点的支承位置;在给出了具体底支承结构设计后,对底支承的结构变形和结构设计允差进行了分析。根据主镜立放状态下的受力分析,给出了3个水银带侧支承的设计变量,最终依据镜面Z向变形最小的原则和12种工况下有限元的分析结果,确定了水银带侧支承的设计。在中心定位设计中,考虑到温度变化的影响,选用了特殊的殷钢材料。在具体结构设计中,为减小支承球头与主镜直接接触的不利影响,在支承球头和主镜之间增加了过渡轴套。用Zygo干涉仪检测了装配完成后的主镜,主镜镜面变形PV值为0.7λ,RMS值为0.15λ。该支承结构基本满足了设计要求,且结构稳定可靠。分析可知,主镜的厚度可以再适当减薄,进一步减轻重量。 展开更多

关键词 光学设计 1.3m主镜 18点底支承 水银带侧支承 中心定位

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大口径轻量化主镜的温度场等效模型理论计算 被引量：4

20

作者 谭玉凤 王继红 +1 位作者 任戈 朱福音 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期5-11,共7页

针对大口径望远镜主镜在环境温度变化和太阳辐照变化引起的温度场变化进行了理论分析,根据圆柱坐标下设立的非稳态热传导方程和边界条件,利用分离变量法和格林函数法求解了主镜的温度场分布。为了验证求解的有效性,利用求得的温度场解... 针对大口径望远镜主镜在环境温度变化和太阳辐照变化引起的温度场变化进行了理论分析,根据圆柱坐标下设立的非稳态热传导方程和边界条件,利用分离变量法和格林函数法求解了主镜的温度场分布。为了验证求解的有效性,利用求得的温度场解析式和有限元软件分别分析了2.8m口径望远镜实心主镜,反射面径向温度分布具有良好的一致性。表明该理论解析式能够较好地反映主镜反射面的温度场分布。将轻量化主镜进行无筋板的薄型镜热模型等效,并分别对两种镜子的温度场进行仿真计算,以此验证等效模型的正确性。轻量化主镜温度场的等效理论计算结果在主镜的早期设计研究阶段具有良好的参考价值。 展开更多

关键词 大口径望远镜 轻量化主镜 非稳态导热 温度场

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