为了满足车载平台光轴稳定的应用需求, 采用压电陶瓷作为驱动器对快反镜进行了结构设计, 将其作为仿真模型对快反镜进行了模态分析和力学仿真, 并对结构进行了优化设计。采用高帧频相机探测的质心位置作为反馈信号, 利用现在可编程门阵列进行高速图像处理, 研制出适用于车载平台的光轴稳定快反镜。对快反镜的性能参量进行了全面测试, 并参与了集成联调试验。结果表明, 该快反镜的分辨率约0.4μrad, 闭环带宽大于100Hz;三级公路上, 汽车以40km/h行驶过程中, 在无人值守模式下, 由总控对快反镜进行控制, 与开环相比, 闭环后光轴x轴抖动均方根减小3.6倍, y轴减小2.1倍, 20Hz以内的光轴抖动抑制效果明显, 取得了较好的试验效果。该系统具有高带宽、高精度及高稳定性的特征, 对车载平台的光轴稳定起着重要作用。

根据非稳腔薄片激光器腔内离焦的特点和主动校正的应用需求,针对性地设计离焦变形镜,对激光器腔内离焦进行实时补偿。采用压电陶瓷作为驱动器,圆形镜面圆心处设置1个驱动器,圆周上均布4个驱动器的5通道布局模式,仿真分析了筋板厚度和镜片厚度对离焦的校正效果影响,在优化设计的基础上研制出水冷式离焦变形镜,其静态面形PV值为0.34 μm,波前动态范围为±16 μm。在离焦变形镜和二维变形镜组合模式下进行了薄片激光器强光主动光学校正试验,谐振腔腔内像差PV值从6.76减小到1.44,光束质量从19.5提高到6.5,有效地改善了输出光束质量,验证了离焦变形镜对非稳腔薄片激光器离焦校正的有效性和实用性。

由于快速反射镜(FSM)系统在不同应用场合下需要不同有效带宽和闭环带宽, 本文基于压电FSM控制系统建立系统模型, 通过分析系统光轴抖动情况, 对FSM控制算法进行了优化。首先, 测得系统闭环Bode图, 利用模拟退火算法求取系统传递函数; 然后, 结合辨识模型与模拟退火算法, 提出了一种满足不同应用场合的全局最优PID控制器。最后, 通过阶跃响应测试验证辨识模型的正确性, 通过闭环实验测试验证最优控制器的有效性。结果表明, 辨识模型与实际系统在中低频段符合得很好, 阶跃响应曲线基本一致。采用最优控制器控制的系统有效带宽为35 Hz, 闭环带宽为70 Hz, 跟踪精度提高了47%, 基本满足当前实验环境下对FSM性能的要求。提出的系统显示良好的低频跟随能力和高频干扰抑制能力, 跟踪精度高, 器件损耗小。

介绍了一种基于现场可编程门阵列的嵌入式高能工业CT同步控制系统。该系统将现场可编程门阵列作为系统时序控制的核心，其内部集成了UART、指令解码、LCD显示、EEPROM读写和同步时序产生等模块。系统采用有限状态机设计了指令解码模块，具有良好的可扩展性。同时，设计了基于查找表结构的频率计数值产生模块，提高了系统处理速度，减少了逻辑资源的占用。最后，采用VC++设计了控制软件，并通过实验得到了清晰的图像数据。