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基于输入整形的单压电变形镜振动抑制
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作者 李艳 葛鑫磊 +4 位作者 张捷艇 马剑强 娄军强 马文超 杨海波 《光学精密工程》 北大核心 2025年第19期3070-3077,共8页
为了抑制单压电变形镜在工作中镜面产生的振动,提出了基于输入整形的单压电变形镜振动抑制方法。通过对单压电变形镜的结构进行分析,搭建单压电变形镜的动力学模型。利用软件仿真分析输入整形器对单压电变形镜阶跃响应曲线中位移超调量... 为了抑制单压电变形镜在工作中镜面产生的振动,提出了基于输入整形的单压电变形镜振动抑制方法。通过对单压电变形镜的结构进行分析,搭建单压电变形镜的动力学模型。利用软件仿真分析输入整形器对单压电变形镜阶跃响应曲线中位移超调量和调整时间的影响,再搭建实验平台进行验证。最后,通过对变形镜重构离焦面形的仿真,分析整形技术在变形镜实际控制中的抑振效果。实验结果表明,在5 kHz的控制频率下采用输入整形器后,单压电变形镜的位移超调量从32.1%下降至几乎为0,调整时间由4.30 ms缩短至0.57 ms。此外,在变形镜重构仿真过程中超调量从34%下降至1%以内,调整时间由3.95 ms缩短至0.58 ms,提高了变形镜的控制速度和精度。所设计的输入整形器可有效抑制单压电变形镜的振动。 展开更多
关键词 单压电变形镜 输入整形 振动抑制 自适应光学系统
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基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制 被引量:15
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作者 田雷 陈俊杰 +1 位作者 崔玉国 马剑强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期136-142,共7页
压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型... 压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型,利用最小二乘法辨识PI迟滞模型的权值,计算出PI逆模型的权值和阈值,从而获得消除迟滞后的变形镜控制电压;接着搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,采用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。实验结果表明,经过迟滞消除后变形镜的电压-变形迟滞由9.3%降低到1.2%,离焦面形的开环重构精度提高70%以上,证明该迟滞模型可有效应用于单压电变形镜的开环控制。 展开更多
关键词 单压电变形镜 PI迟滞模型 开环控制 波前校正 离焦像差
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基于单压电变形镜的可控环形焦斑整形 被引量:3
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作者 马剑强 李艳 +1 位作者 喻奇志 杨宗峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1322-1329,共8页
为了实现可控环形焦斑的整形,提出了一套基于单压电变形镜的整形方法。首先结合波前衍射理论和随机并行梯度下降算法模拟迭代出环形焦斑整形所需的调制相位,进而利用波前传感器探测光束的波前信息,控制变形镜重构目标光斑对应的调制相位... 为了实现可控环形焦斑的整形,提出了一套基于单压电变形镜的整形方法。首先结合波前衍射理论和随机并行梯度下降算法模拟迭代出环形焦斑整形所需的调制相位,进而利用波前传感器探测光束的波前信息,控制变形镜重构目标光斑对应的调制相位,实现聚焦光斑的整形。搭建了一套基于62单元单压电变形镜的光斑整形实验平台,采用焦平面上的CCD记录远场聚焦光斑。实验结果表明,该方法实现了对不同直径(0.32,0.4,0.6 mm)和宽度(0.05,0.08,0.1mm)环形焦斑的整形,可有效应用于激光束整形。 展开更多
关键词 自适应光学 光束整形 单压电变形镜 泽尼克多项式 随机并行梯度下降算法
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带边缘驱动的214单元单压电变形镜仿真与实验 被引量:5
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作者 陈凯 陈俊杰 +2 位作者 毛宇昕 马剑强 褚家如 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期44-49,共6页
为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力,提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜,单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先,通过有限元方法对变形镜进行仿真建模,分析比较三点、... 为了提高用于天文自适应光学系统的单压电变形镜的校正能力,提出了一种直径为75 mm且包含214个单元的带边缘驱动的单压电变形镜,单压电变形镜的边缘由数个压电堆栈执行器支撑.首先,通过有限元方法对变形镜进行仿真建模,分析比较三点、六点能动支撑对变形镜性能的影响.之后制备了三点、六点边缘驱动的变形镜样机.最后,利用波前传感器测试了边缘执行器对低阶像差的校正能力.实验结果表明:在0~100 V电压下,三点能动支撑与六点能动支撑变形镜均可重构大于12μm的倾斜像差,对应的归一化残余误差小于0.06,六点致动对像散和三叶草像差也具有较好的校正能力,证明边缘执行器可提高单压电变形镜的校正能力. 展开更多
关键词 自适应光学 单压电变形镜 像差校正 压电堆栈执行器 波前探测
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集成应变反馈层的横向压电驱动变形镜面形预测及闭环控制 被引量:1
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作者 范占斌 戴一帆 +2 位作者 关朝亮 铁贵鹏 祁超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期34-40,共7页
作为校正光学像差的主要器件,横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用十分广泛。哈特曼等波前传感器通过反射光得到镜面面形,然而并没有直接反映压电陶瓷的工作状态,并且这些波前探测器增加了系统的成本。以单层横向压电变形镜为对象... 作为校正光学像差的主要器件,横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用十分广泛。哈特曼等波前传感器通过反射光得到镜面面形,然而并没有直接反映压电陶瓷的工作状态,并且这些波前探测器增加了系统的成本。以单层横向压电变形镜为对象,建立了压电陶瓷驱动器单电极的横向应变与镜面变形之间的映射关系。制备了集成应变层的单电极横向压电变形镜,进行静态面形预测实验。预测结果表明,添加应变反馈层能够预测单电极的影响函数,拟合误差在7.3%以内。模型的主要误差源是压电陶瓷的迟滞非线性,采用PID控制器对变形镜驱动陶瓷的应变输出进行了闭环控制,镜面位移迟滞率降低至1.74%。针对超连续谱光纤激光器像差进行了闭环校正分析,相比于开环和哈特曼的校正结果,校正精度提升至0.79,实现了横向压电变形镜无波前探测校正像差的一种新方式。 展开更多
关键词 自适应光学 层横向压电驱动变形 应变 面形预测 迟滞 闭环控制
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