光子学报
2023, 52(12): 1206001
光学 精密工程
2023, 31(23): 3504
光子学报
2023, 52(11): 1111004
1 天津工业大学 机械工程学院，天津 300387
2 天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387
3 天津中德应用技术大学 机械工程学院，天津 300350
对测量激光雷达轴系动摩擦力矩数据波动较大、重复测量精度低等问题开展研究，将基于测试主轴控制系统构建的数据云与GA-BP算法进行融合，提出了激光雷达轴系摩擦力矩检测设备自更新控制算法。以测试主轴的实际转速、理想转速、转速误差和转速误差变化率构建数据云，使用密度及距离信息实现数据的添加和删除，通过GA-BP算法实现在线控制参数的整定。以激光雷达轴系摩擦力矩测量设备测试主轴和被测轴系为研究对象，通过仿真实验证明该方法与使用Z-N-PID算法的控制系统相比，提高了系统抗干扰性。通过激光雷达轴系动摩擦力矩检测设备进行摩擦力矩检测，实验结果表明，所提出的自更新控制算法相比于Z-N-PID算法平均过冲量降低了12.77%，稳定后数据标准差降低了5.00%~40.63%，重复测量误差降低了24.20%~71.66%。
激光雷达轴系 摩擦力矩 数据云 自更新控制算法 lidar shafting friction torque data cloud self-updating control algorithm 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210591
1 江苏海洋大学 电子工程学院，江苏 连云港 222005
2 江苏省海洋资源开发研究院，江苏 连云港 222005
FPGA（field programmable gate array）具有可重复编程、算法实现灵活等优势，以97单元变形镜为原型，提出基于FPGA的SPGD（stochastic parallel gradient descent algorithm）控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序分析，并采用Vivado软件分别对SPGD算法随机扰动电压生成、性能指标计算和控制电压的计算与输出进行FPGA配置和编程，将每个模块的计算结果与Matlab结果进行对比、分析。研究结果证明了该文所提方案的合理性和可行性，为下一步基于FPGA的SPGD算法硬件实现和应用提供基础。
自适应光学系统 SPGD控制算法 FPGA 变形镜 adaptive optics system SPGD control algorithm FPGA deformable mirror
研究了固定时间控制在非线性纯反馈系统中的应用。为了解决传统反步法无法处理纯反馈系统的问题, 引入了一种非传统的坐标变换。根据Lyapunov稳定性定理证明了所提出的控制算法可以确保系统在固定时间内跟踪到给定信号, 且收敛时间与系统的初始状态无关。最后, 通过两个仿真示例验证了所提算法的有效性。
纯反馈非线性系统 固定时间控制 反步控制算法 跟踪控制 pure-feedback nonlinear system fixed-time control backstepping control algorithm tracking control
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
介绍了一种用于偏振控制的遗传退火算法(GASA),该算法在遗传算法(GA)的基础上,引入了模拟退火的选择机制,将蒙特卡罗思想引入到了GA中,使算法具有更加强大的搜索能力。通过建立基于GASA算法的光纤激光主动偏振控制系统的数学模型,得到了不同参量情况下的GASA算法的仿真图像,并且分析了其收敛效果。仿真结果表明,在选择输出激光的偏振消光比作为适应度函数,种群数量为90,变异概率为0.7,交叉概率为0.001,温度下降比率为0.99的情况下,系统可以达到最优的控制效果。将GASA算法和随机并行梯度下降算法的仿真图像进行对比,可以看出,GASA算法具有较好的全局搜索能力和跳出局部最优值的能力,可以将其用在光纤激光的主动偏振控制系统中。
激光器 光纤激光器 主动偏振控制 控制算法 光学学报
2020, 40(23): 2314002
1 上海理工大学 机械学院，上海 200093
2 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621900
为了实现高精度光学非球面元件超精密抛光加工的需要，设计了光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法。通过分析光学非球面磁性复合流体抛光加工原理，建立抛光头在加工过程中相对非球面表面的位态变换关系，采用D-H法建立抛光试验台运动学模型，求解抛光过程中抛光头位姿量，运用逆向运动学求解方法计算试验台运动量；开展工艺实验，对该运动控制算法进行验证。实验结果表明，所设计的抛光运动控制算法能够准确指导光学非球面元件抛光加工。
光学非球面 磁性复合流体抛光 运动控制算法 运动学建模 D-H法 aspheric magnetic components magnetic compound fluid polishing motion control algorithm kinematic modeling D-H method
郑州工程技术学院 信息工程学院, 河南 郑州 450044
采用激光吸收光谱法可实现气体同位素丰度的探测, 由于待测气体吸收线的吸收系数会受待测气体温度的影响, 将直接影响气体同位素检测系统的精准度和稳定度, 文中设计并研制了一种高精度的多通池温度控制系统。硬件方面, 采用高精度PT1000铂电阻温度采集电路与聚酰亚胺电热膜加热装置, 构成了一个完整的闭环温度控制结构。软件方面, 采用Ziegier-Nichols工程整定方法对比例、积分、微分三个系数完成整定。针对被控对象结构复杂响应较慢引起超调量大问题, 采用积分分离比例-积分-微分控制算法, 使温度控制快速且无超调。利用该系统进行温度控制实验, 实验表明: 温度控制范围为18～42 ℃, 温度控制精度达到±0.08 ℃, 稳定时间位15 s,该系统具有精度高、响应快速、无超调的优点, 为激光气体同位素探测提供了可靠保障。
气体同位素检测 多通池 温度控制系统 积分分离PID控制算法 gas isotope detection multi-pass gas cell temperature control system integral separation PID control algorithm 红外与激光工程
2019, 48(8): 0805006
