基于复合控制策略的激光光束指向控制系统研究 被引量：1

1

作者 孙昕 霍子民 储海荣 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第4期154-159,共6页

激光光束指向控制系统是通过对激光光束偏转执行机构的控制,实现激光光束稳定指向目标的系统.当激光光束指向控制系统被应用于恶劣环境时,应考虑环境对系统造成的不利影响,消除激光光束的指向误差.激光光束指向控制系统采用了基于比例-... 激光光束指向控制系统是通过对激光光束偏转执行机构的控制,实现激光光束稳定指向目标的系统.当激光光束指向控制系统被应用于恶劣环境时,应考虑环境对系统造成的不利影响,消除激光光束的指向误差.激光光束指向控制系统采用了基于比例-微分-积分(PID)控制器和滑模控制器的控制策略,用于提高其动态和静态性能.最后,将PID控制器和滑模控制器在不同状态下的优势相结合,提出了复合控制策略.通过实验对比分析,复合控制策略比单一控制策略具有更好的控制性能,可以满足不同工况下的激光光束指向作业. 展开更多

关键词 激光光束指向控制系统 比例-微分-积分控制器 滑模控制器 复合控制策略

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基于铌酸锂晶体的光束精密指向控制技术研究(特邀)

2

作者 赵卫岗 呼新荣 +2 位作者 葛锦蔓 刁文婷 冯野 《光子学报》 北大核心 2025年第2期39-49,共11页

系统对比分析现有光束指向控制技术,提出了一种基于铌酸锂晶体的高精度电光光束指向控制方法。采用光轴对称结构,有效降低了电光晶体系统的有效热光系数,显著提升了器件的环境适应性能。数值计算和物理仿真证明了光束偏转的可行性。器... 系统对比分析现有光束指向控制技术,提出了一种基于铌酸锂晶体的高精度电光光束指向控制方法。采用光轴对称结构,有效降低了电光晶体系统的有效热光系数,显著提升了器件的环境适应性能。数值计算和物理仿真证明了光束偏转的可行性。器件完成封装后,利用Zygo干涉仪测得器件中心通光区域的透射波像差RMS为0.2λ(λ=632.8 nm),红外电荷耦合器件图像传感器角度测量法,测得系统在15 kV电压下的最大光束偏转角度为1.88 mrad。实验结果证明了该器件设计的有效性和可行性,为基于铌酸锂晶体的高精度光束偏转器件的研发奠定了基础,同时为星间激光干涉系统的半物理地面验证实验提供了关键技术储备。 展开更多

关键词 空间引力波探测 激光干涉测量 光束指向控制 电光晶体 半物理地面验证

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高精度动载体激光发射系统光束控制反射镜 被引量：13

3

作者 王恒坤 张国玉 +3 位作者 郭立红 刘廷霞 王兵 郭汝海 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期336-341,共6页

设计了一种适于车载等运动环境下的快速控制反射镜,用于在具有振动和冲击的工作环境下控制激光发射系统的激光光束稳定及其精确校准。根据某光学系统的性能指标要求,阐述了用于高能激光的平面反射镜的物理性能以及控制反射镜负载应有的... 设计了一种适于车载等运动环境下的快速控制反射镜,用于在具有振动和冲击的工作环境下控制激光发射系统的激光光束稳定及其精确校准。根据某光学系统的性能指标要求,阐述了用于高能激光的平面反射镜的物理性能以及控制反射镜负载应有的机械特性。采用大行程的音圈电机作为控制反射镜的驱动器,并设计了精度高、抗干扰能力强的角位移测量装置作为控制反射镜的位置传感器。对所采用的4个音圈电机和4个角位移测量装置进行了合理布局,既降低了系统的转动惯量又提高了系统的可靠性和环境适应性。实验结果表明:该快速控制反射镜的定位精度优于1.4″,满足高能激光发射系统对控制反射镜的精度要求。 展开更多

关键词 光束控制 快速控制反射镜 激光发射系统 动载体 音圈电机

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激光发射系统光束指向检测方法研究 被引量：7

4

作者 于萍 薛向尧 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2014年第11期1185-1189,共5页

为测量激光发射系统发射激光的指向误差,针对靶板法检测过程复杂和折返镜法检测危险性大、光谱波段适用范围小的缺陷,提出了一种发射激光指向的检测方法,设计了一个发射激光指向的检测装置,介绍了检测装置的结构组成及工作原理,并对发... 为测量激光发射系统发射激光的指向误差,针对靶板法检测过程复杂和折返镜法检测危险性大、光谱波段适用范围小的缺陷,提出了一种发射激光指向的检测方法,设计了一个发射激光指向的检测装置,介绍了检测装置的结构组成及工作原理,并对发射激光的指向误差进行了实测,得指向误差为4.3",分析了检测装置的主要误差源,得该检测装置的测量误差为1.7",外场试验表明,激光发射系统光束方向检测方法简便、快捷,测量精度满足外场使用要求,可以在工程上得到推广应用。 展开更多

关键词 检测装置 激光发射系统 光束指向

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模糊PID控制的光束指向稳定系统 被引量：5

5

作者 任文佳 刘瑾 杨海马 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第7期85-88,共4页

激光束指向稳定技术通过控制激光束稳定输出,以实现对运动目标的瞄准,提高跟踪精度。基于单个快速反射镜(FSM)光束指向稳定原理,通过Zemax光学仿真,针对单个FSM光束指向不稳定的问题,建立基于双FSM的光束指向稳定模型,根据入射激光偏转... 激光束指向稳定技术通过控制激光束稳定输出,以实现对运动目标的瞄准,提高跟踪精度。基于单个快速反射镜(FSM)光束指向稳定原理,通过Zemax光学仿真,针对单个FSM光束指向不稳定的问题,建立基于双FSM的光束指向稳定模型,根据入射激光偏转角度的变化得到光斑移动轨迹;比较单、双FSM系统理论光束指向误差范围。为使FSM具有良好的跟踪能力,实现偏转角度的精确输出,基于模糊自适应比例-积分-微分(PID)控制进行仿真,通过与经典PID控制比较,模糊自适应PID控制器具有良好的鲁棒性,可以提高系统的动态性能和对目标的跟踪精度。 展开更多

关键词 激光稳定 快速反射镜 光束指向稳定 模糊比例-积分-微分控制 仿真

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用CCD摄像机检测激光器输出光束的指向稳定性 被引量：7

6

作者 张国轩 陈刚 +1 位作者 何红 胡企铨 《应用光学》 CAS CSCD 1998年第2期15-18,共4页

报导用ＣＣＤ摄像机检测激光器输出光束的指向稳定性的实验结果。系统由计算机控制，可同时显示远场光斑形状及强度分布。测量Ｈｅ－Ｎｅ激光器。

关键词 CCD摄像机 激光器 光束 指向稳定性 计算机控制 远场光斑

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光束控制系统组件化仿真及运动解耦方法研究 被引量：2

7

作者 岳玉芳 谢晓钢 +2 位作者 张建柱 安建祝 张飞舟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期34-42,共9页

利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架,对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制... 利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架,对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制驱动量自动解耦的数值仿真新方法,并在动态跟踪控制可视化过程中完成了光束定向器机架、多块快速倾斜镜驱动控制以及光学传输成像的仿真,满足了光束控制系统建模仿真的普适性、灵活性、易用性设计目标。最后,大气传输校正联合仿真实例证明:利用精跟踪、自适应光学技术能有效抑制大气低频扰动幅值,校正高频扰动的影响。 展开更多

关键词 光束控制系统仿真 光束传输 光电跟踪 组件化仿真 激光系统仿真

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激光武器控制系统研究 被引量：4

8

作者 刘小强 杨修林 +1 位作者 陆培国 寿少峻 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1238-1245,共8页

阐述了激光武器控制系统的概念,详细分析了激光武器与光电跟瞄设备之间控制系统的差异。研究了激光武器控制系统捕获、跟踪、瞄准以及调焦等关键技术,重点分析了其影响因素、信号流程、控制回路以及技术实现路径。指出精确跟踪是激光武... 阐述了激光武器控制系统的概念,详细分析了激光武器与光电跟瞄设备之间控制系统的差异。研究了激光武器控制系统捕获、跟踪、瞄准以及调焦等关键技术,重点分析了其影响因素、信号流程、控制回路以及技术实现路径。指出精确跟踪是激光武器控制的核心技术环节。针对控制系统要实现聚焦光斑在三维空间动态条件下定点投射的问题,分析了为实现该目标控制相关的技术要求及可采取的技术措施。 展开更多

关键词 激光武器 控制系统 跟踪 指向 聚焦

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十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术 被引量：7

9

作者 龚时华 郑忠香 +1 位作者 王平江 杨建中 《航空制造技术》 2018年第11期34-39,47,共7页

T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧... T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T型接头加工要求。 展开更多

关键词 十轴六联动数控机床 双光束激光焊接 焊缝跟踪 控制系统 T型接头

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光学合成孔径系统的光束控制 被引量：1

10

作者 胡志平 乐时晓 周红阳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1990年第1期85-92,共8页

本文给出真空中光学合成孔径系统光束控制的物理模型。计算机数值模拟结果与理论分析吻合。另外,对孔径的活塞型和倾斜型误差的影响也进行了探讨。

关键词 光学合成孔径系统 光束控制 真空 物理模型 数值模拟 活塞型误差 光束合成 倾斜型误差 激光传输

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光束控制系统中热效应的数值模拟 被引量：3

11

作者 陶向阳 季小玲 吕百达 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期514-516,596,共4页

编制了四维仿真程序 ,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响。作为数值模拟例 ,用Strehl比、可聚焦能力 (即 86 .5 %环围功率半径 )、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量 ,研究了初始场分布为高斯和平顶分布的光束通... 编制了四维仿真程序 ,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响。作为数值模拟例 ,用Strehl比、可聚焦能力 (即 86 .5 %环围功率半径 )、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量 ,研究了初始场分布为高斯和平顶分布的光束通过光束控制系统传输时热效应对远场光束质量的影响。结果表明 ,远场光束质量与初始场的空间分布有关 。 展开更多

关键词 热效应 光束控制系统 强激光 远场光束质量

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风对光束控制系统内热效应的抑制作用 被引量：3

12

作者 陶向阳 季小玲 吕百达 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1370-1374,共5页

　用光强沿x轴方向呈线性变化的方形环状光束模拟高功率激光,利用自编四维仿真程序对高功率激光在光束控制系统中的传输作了详细的数值计算研究。结果表明:热效应使远场光束的峰值光强和可聚焦能力下降。入射光强的非均匀分布进一步降... 　用光强沿x轴方向呈线性变化的方形环状光束模拟高功率激光,利用自编四维仿真程序对高功率激光在光束控制系统中的传输作了详细的数值计算研究。结果表明:热效应使远场光束的峰值光强和可聚焦能力下降。入射光强的非均匀分布进一步降低峰值光强和可聚焦能力,导致远场光束重心和峰值光强位置移动,并产生像散。光束的非均匀程度越高,远场光束质量越差。横向风和轴向风对热效应均有抑制作用。然而,轴向风不会引起远场光束重心偏移和像散,但是轴向风比横向风建立稳态所用时间更长。 展开更多

关键词 高功率激光 热效应 光束控制系统 横向风和轴向风 光束质量

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四频激光在电气协同控制系统中的应用

13

作者 陈琴 肖永军 《激光杂志》 北大核心 2020年第5期123-128,共6页

研究四频激光在电气协同控制系统中的应用,该系统将四频激光与电气系统的功能特点和机床加工需求相结合,利用协同控制方案设计电气协同控制系统,系统通过工控机初始化四频激光器参数,向数控系统发送可调整电机坐标数据的激光光束,数控... 研究四频激光在电气协同控制系统中的应用,该系统将四频激光与电气系统的功能特点和机床加工需求相结合,利用协同控制方案设计电气协同控制系统,系统通过工控机初始化四频激光器参数,向数控系统发送可调整电机坐标数据的激光光束,数控系统通过激光光学扫描头切换和调整电机;协同控制单元接收工控机发送的加工数据与控制命令,实现加工扫描的优化,工控机、数控系统以及协同控制单元通过四频激光,在同一控制单元以及差异控制单元间进行协同控制。系统中的四频激光传感器电流输出模拟量输出形式为递增输出,并在电源设置中增加了激光控制功能,通过四频激光传感器反馈测量数据以及数控机床系统轴的运动实现焦距测量。实验结果表明,基于四频激光的电气协同控制系统加工误差低于0.1 mm,能耗低、排放热量与废气量少,并且控制电压效果较好。 展开更多

关键词 四频激光 电气 协同控制 数控系统 激光光束 焦距测量

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光束控制系统中热效应的影响

14

作者 陶向阳 吕百达 刘三秋 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第z1期67-69,共3页

编制了四维仿真程序,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响.作为数值模拟例,用Strehl比、可聚焦能力(即86.5%环围功率半径)、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量,研究了初始场分布为高斯和平项分布的光束通过光束控... 编制了四维仿真程序,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响.作为数值模拟例,用Strehl比、可聚焦能力(即86.5%环围功率半径)、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量,研究了初始场分布为高斯和平项分布的光束通过光束控制系统传输时热效应对远场光束质量的影响.远场光束质量与初始场的空间分布有关,且随发射功率增大而变差. 展开更多

关键词 热效应 光束控制 系统 强激光 远场光束质量

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机载激光3D探测成像系统的关键技术 被引量：19

15

作者 孟庆季 张续严 +1 位作者 周凌 王超 《中国光学》 EI CAS 2011年第4期327-339,共13页

介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统(JIGSAW)、机载激光测深系统(LADS)、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了... 介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统(JIGSAW)、机载激光测深系统(LADS)、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了激光3D成像系统的工作原理与扫描方式的分类,并重点对其单元核心技术即激光测距系统、激光光轴控制与指向测量系统、数据图像处理技术与显示系统进行了研究。最后,简单综述了机载激光3D探测成像系统的发展前景。 展开更多

关键词 机载激光3D探测成像系统 激光测距系统 激光光轴控制 指向测量系统 数字图像处理

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高精度卫星激光通信地面验证系统 被引量：21

16

作者 李少辉 陈小梅 倪国强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1149-1158,共10页

为了在地面高精度评估激光通信终端对卫星平台扰动以及轨道姿态变化的适应能力,研究了卫星扰动模拟技术和卫星随动仿真模拟技术,据此提出了激光通信系统地面验证方案。首先开展了激光通信链路随动探测误差对系统随动性能影响分析、卫星... 为了在地面高精度评估激光通信终端对卫星平台扰动以及轨道姿态变化的适应能力,研究了卫星扰动模拟技术和卫星随动仿真模拟技术,据此提出了激光通信系统地面验证方案。首先开展了激光通信链路随动探测误差对系统随动性能影响分析、卫星扰振源特性分析及建模工作。其次,分析了卫星扰动模拟和随动模拟的关键技术及解决措施。最后,结合目前卫星激光通信及卫星平台技术水平,利用典型数据开展了扰动和随动仿真,完成了激光通信系统测试。实验结果证明:基于双反馈环路的高精度光束瞄准控制能够大幅提高卫星扰动模拟器光束瞄准的控制精度,光束控制精度优于0.1″;采用高低频联合卫星扰动模拟设计方法,实现了控制带宽优于1kHz的高精度光束控制;高精度随动系统在全卫星运行区域内对卫星光通信终端随动性能的检测精度可达0.1″。 展开更多

关键词 激光通信 地面验证系统 卫星平台扰振 随动性 光束瞄准控制

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基于PC平台的高精度激光微加工系统的研制

17

作者 貊泽强 余锦 +7 位作者 樊仲维 刘洋 葛文琦 张雪 聂树真 郭广妍 王治昊 王昊成 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第21期6229-6234,共6页

介绍了自主设计高精度皮秒激光微加工系统及其控制单元。首先在加工系统整体方案的设计上充分考虑了激光器的选择、光束质量、控制方式等对加工精度的影响。将高斯光束转化为平顶光束引入激光微加工。其次使用了一种位置比较脉冲的光机... 介绍了自主设计高精度皮秒激光微加工系统及其控制单元。首先在加工系统整体方案的设计上充分考虑了激光器的选择、光束质量、控制方式等对加工精度的影响。将高斯光束转化为平顶光束引入激光微加工。其次使用了一种位置比较脉冲的光机同步技术,使得激光脉冲在空间上均匀分布,改善了加工效果。最后在系统中加入了路径规划、实时监测及同步显示等功能,实现系统加工线宽达到3.64μm,绝对定位精度小于1μm的激光微加工。 展开更多

关键词 激光微细加工 控制系统 光束整形 光机同步

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激光水下成像发射光学系统的研究

18

作者 孙健 张晓晖 葛卫龙 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期297-299,共3页

水下远距离激光主动成像系统对扩束发射光学系统的扩束能力及其对距离的适应性提出了较高的要求。为了在不同的成像距离处都获得适当大小的光斑,论文对激光水下成像发射光学系统进行了研究,设计了一种变倍的发射光学系统,研究了激光光... 水下远距离激光主动成像系统对扩束发射光学系统的扩束能力及其对距离的适应性提出了较高的要求。为了在不同的成像距离处都获得适当大小的光斑,论文对激光水下成像发射光学系统进行了研究,设计了一种变倍的发射光学系统,研究了激光光束通过该发射光学系统的变换规律,推导了目标距离与变倍光学系统动镜组的位置调整量的数学关系,提出了激光水下成像变倍发射光学系统的控制方案。 展开更多

关键词 激光水下成像 变倍光学系统 高斯光束 控制方案

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可见光波段多路激光合束及闭环校正技术研究

19

作者 徐新行 李高生 +1 位作者 谢兵 韩旭东 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期342-353,共12页

为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统... 为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统的光束控制模型,并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测,并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算;进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后,采用两路不同波长的激光束,配合光束监测与调节装置,搭建了闭环合束模拟实验平台,对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明:在长时间的工作过程中,两路激光均实现了与基准光路的精密合束,合束指向精度优于±7μrad,位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势,而且可实现激光束的周期性闭环校正,能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。 展开更多

关键词 激光合束 光束监测 光束控制 指向偏差 位置偏差

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测风激光雷达双棱镜2维扫描系统的光学设计

20

作者 蒋佳佳 沈法华 +3 位作者 周慧 杨亮亮 仇成群 徐华 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期425-431,共7页

传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂,不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜,研究了新型2维光学扫描系统;分析了系统的工作原理,推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简... 传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂,不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜,研究了新型2维光学扫描系统;分析了系统的工作原理,推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简单正反向函数关系式,对楔形棱镜的折射率和楔角进行了优化选取和设计。结果表明,当工作波长为532 nm、楔形棱镜材料折射率为2.03时,最优设计楔角为19.5°;出射光束最大天顶角不仅取决于楔形棱镜折射率和楔角,还受光束压缩效应的制约。该系统结构紧凑、便于集成,能实现出射光束大范围和快速高精度的扫描,也能实现测风激光雷达以平面位置显示、距离高度显示等光束扫描模式工作。 展开更多

关键词 光学设计 2维扫描系统 测风激光雷达 旋转双楔形棱镜 光束指向 正反解

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