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题名基于双层同步优化策略的星载单锁臂控制器设计方法
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作者
苏士豪
马龙
赵欣怡
邵勇斌
尹绪涛
辛明
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机构
中国民航大学中欧航空工程师学院
天津大学电气自动化与信息工程学院
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出处
《光子学报》
北大核心
2025年第2期85-97,共13页
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基金
国家重点研究发展计划(No.2021YFC2201902)。
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文摘
针对单锁臂结构的控制器设计问题,提出了一种双层同步优化策略,在优化控制器结构的同时设计零极点取值。该方法引入延迟裕度作为后验条件,确保系统在航天器轨道周期内的稳定性,结合控制系统的绝对稳定性和相对稳定性约束,建立控制器结构优化层和参数优化层之间的反馈循环,借助非线性优化算法同步优化控制器结构及参数,在仅需20 dB增益的情况下实现了较高的激光频率噪声抑制比。结果表明,所设计的控制器可使激光频率噪声在0.01 Hz~0.1 mHz频段被抑制5到6个数量级,在0.01 Hz~1 Hz频段被抑制2到3个数量级,满足引力波探测的噪声抑制需求。
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关键词
空间引力波探测
激光频率噪声抑制
单锁臂控制
双层优化策略
延迟裕度
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Keywords
Space gravitational wave detection
Laser frequency noise suppression
Single arm locking control
Bilayer optimization strategy
Delay margin
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分类号
TN249
[电子电信—物理电子学]
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题名空间引力波探测器中的锁臂控制器设计
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作者
张祎
李明哲
王童
沈玉霖
杨杰
辛明
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机构
天津大学电气自动化与信息工程学院
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出处
《光子学报》
北大核心
2025年第2期71-84,共14页
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基金
国家重点研究发展计划(No.2021YFC2201902)
国家自然科学基金(No.61975149)。
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文摘
由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利用多参数协同优化方式,对科学频段内(0.1 mHz~1 Hz)不同频率处的激光频率噪声抑制比进行协同优化。理论建模分析结果表明:优化后的控制器不仅可以提升激光频率噪声抑制效果,还能大幅度提高引力波信号相对于激光频率噪声及其他技术噪声的信噪比。相关研究成果可推广应用到其他架构的噪声耦合锁臂控制器的优化设计中。
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关键词
引力波探测
锁臂
激光频率噪声抑制
逆向设计
反馈控制
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Keywords
Gravitational wave detection
Arm locking
Laser frequency noise suppression
Inverse design
Feedback control
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分类号
O412.1
[理学—理论物理]
TN249
[电子电信—物理电子学]
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