1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对中国巨型太阳望远镜(CGST)主副镜的对准需求,提出了基于激光干涉测距的激光桁架主动对准方法。首先总体介绍CGST激光桁架测量系统的光学结构和测量原理;然后建立激光桁架运动学模型和主动对准光学模型并讨论系统的误差传播特性;接着通过大气光学模型来讨论温度场和局地大气湍流对该主动对准方法的影响。运动分析与光学建模结果表明,在可见光波段,当激光桁架的测距误差在5 μm以内、环境温度梯度小于0.381 K/m时,由对准误差引起的波前均方根优于λ/10。另外,在Kolmogorov湍流和典型昼间近地面湍流的条件下,大气湍流并不会严重降低激光桁架测量的灵敏度。由此可知,所提方法能够满足CGST副镜主动对准的需求。
成像系统 太阳望远镜 主动对准 激光测量 系统建模 像差分析 光学学报
2022, 42(12): 1211002
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210161
近红外定量建模过程常以模型评价指标对样本集选择、 光谱预处理方法、 潜变量因子数、 变量选择等参数进行逐步优选, 然后采用优选参数建立模型, 此建模过程并未充分考虑参数间的协同作用对模型的影响, 导致模型的质量存在风险。 系统建模思想将定量建模过程看作一个整体, 将样本集选择、 光谱预处理、 变量筛选、 校正等作为要素, 基于要素间的关联性进行参数轨迹全局优化, 优选出一组最佳建模参数来建立模型, 从而保障模型质量。 该研究基于系统建模思想开展了脑心通胶囊中丹酚酸B的近红外定量建模。 采用高效液相色谱法对56份丹参样品中的丹酚酸B进行含量测定, 同时采集其近红外光谱, 采用D-最优设计样本集划分方法、 光谱预处理方法、 潜变量因子数及变量筛选方法作为自变量, 以模型评价指标为因变量优选最佳建模参数轨迹并建立定量分析模型。 结果表明, 采用Kennard-Stone(K-S)算法从56份样本中选择3:1的校正集样本、 建模光谱波段为4 000~10 000 cm-1、 预处理方法为二阶求导和标准正则变量变换校正, 潜变量因子数为7时所建立的定量分析模型效果最优。 模型的校正标准偏差(RMSEC)、 预测标准偏差(RMSEP)均为0.001 8, 表明模型稳健且预测准确度高。 校正决定系数(R2cal)为0.994 0, 预测决定系数(R2pre)为0.995 2, 相对分析误差(RPD)为9.19, 表明模型可用于高质量的定量分析和预测。 本研究基于系统建模思想, 采用D-最优设计实现了建模参数轨迹全局优化, 建立了丹酚酸B的定量分析模型并且显著提升了模型的稳健性和预测性, 为高效、 快速测定脑心通胶囊中丹酚酸B含量提供了方法, 对脑心通胶囊中间体及成品的质量控制具有重要意义。
系统建模 D-最优设计 近红外光谱 脑心通胶囊 丹酚酸B System modeling D-optimal design Near-infrared spectroscopy(NIR) Naoxintong capsule Salvianolic acid B 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3573
Author Affiliations
Abstract
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY 14623-1299, USA
The development of laser performance models having real-time prediction capability for the OMEGA EP laser system has been essential in meeting requests from its user community for increasingly complex pulse shapes that span a wide range of energies. The laser operations model PSOPS provides rapid and accurate predictions of OMEGA EP laser-system performance in both forward and backward directions, a user-friendly interface and rapid optimization capability between shots. We describe the model’s features and show how PSOPS has allowed real-time optimization of the laser-system configuration in order to satisfy the demands of rapidly evolving experimental campaign needs. We also discuss several enhancements to laser-system performance accuracy and flexibility enabled by PSOPS.
laser operations high-energy laser systems pulse shaping high-energy-density physics laser-system modeling High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(1): 010000e8
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对以凸面镜作为反射式点光源的系统建模不够完善,限制其指向精度提高的问题,提出以太阳矢量为参照基准的系统建模方法,提高了系统指向精度。通过实验数据的线性度拟合确定拟合系数R2在0.999以上,确保了实验数据的可靠性,以最小二乘法解算模型求解系统固有安置几何误差,最后,通过反解模型求解目标值方法和太阳图像质心比对法,分别验证标校后模型的正确性。实验结果表明,目标编码器角度与实际测量角度值基本一致,俯仰角度误差标准偏差为0.0043°,方位角度误差标准差为0.00299°,误差范围保持在0.04°以内,图像质心比对法像素差值在2 pixel左右,对应的像素角分辨率误差在0.036°上下,系统综合指向精度优于0.1°,验证了此种方法建模的正确性与可行性,为实现多空间分辨率的高分辨率光学遥感卫星传感器高精度、高频次、业务化、全动态范围的在轨绝对辐射定标奠定了基础。
遥感 在轨绝对辐射定标 几何误差 系统建模 太阳矢量 标校 光学学报
2019, 39(11): 1128001
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
为应对目前悬挂物管理系统愈发复杂的情况, 首次将基于模型的系统工程设计方法应用于悬挂物管理系统开发过程, 使用Harmony方法, 采用DOORS,Rhapsody等工具, 对项目系统进行需求分析、系统功能分析、架构分析与设计, 得到一系列用例模型与接口, 完成对需求的验证和系统的分析设计。相比传统的以文档为中心的设计方法, 基于模型的系统工程方法对需求的追踪验证更加充分, 能够及时避免需求偏离所引起的重复设计, 有效地提高了开发效率。
悬挂物管理系统 基于模型的系统工程 系统建模 store management system model-based systems engineering system modeling harmony Harmony
郭泰 1,4,5,*戴懿纯 1,4,*杨德华 3王斌 1,4,5金振宇 1,2,4,*
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 云南省应用天文技术工程实验室, 云南 昆明 650216
3 南京航空航天大学, 江苏 南京 211106
4 中国科学院天文大科学研究中心, 北京 100012
5 中国科学院大学, 北京 100049
建立了8 m环形拼接太阳望远镜(8-m-RST)的主镜控制系统的数字控制器模型。通过提取系统模型的频率特性参数,获得了采样周期、相对稳定性、积分增益与控制带宽之间的关系。引入脉动风干扰模型,通过仿真验证了主镜系统在平均风速较低的脉动风扰动影响下的性能。研究结果表明,8-m-RST的主镜控制系统稳定且控制带宽满足0.2 Hz的设计要求,能有效抑制2 m/s平均风速的干扰,对8-m-RST结构设计的改进、倾斜传感器和控制器的设计都有重要的参考价值。
光学设计 主动光学 拼接镜面 中国巨型太阳望远镜 频率特性 系统建模 光学学报
2018, 38(11): 1122001
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 云南省应用天文技术工程实验室, 云南 昆明 650216
3 云南北方驰宏光电有限公司, 云南 昆明 650217
4 中国科学院天文大科学研究中心, 北京 100012
5 中国科学院大学,北京 100049
针对中国巨型太阳望远镜(CGST)的8 m环形太阳望远镜(8m-RST)设计方案,建立了其边缘传感器和光学传感器响应子镜面内位移量的模型,进而分析了子镜面内位移对环形拼接主镜面形保持的影响。考虑了望远镜桁架因望远镜指向和温度改变所引起的子镜面内位移量,发现该位移量会破坏8m-RST的面形保持效果。为解决面内位移对8m-RST面形保持的不利影响,提出了相应的主镜控制模型改进方案。改进方案是:通过在子镜拼缝处加装两组间隙量传感器和一组剪切量传感器,利用增加的探测量估算子镜的面内位移量,进而修正边缘传感器与光学传感器的设定值。当间隙量和剪切量的探测精度优于23 nm时,改进方案可以满足CGST的8m-RST方案的面形保持要求。
光学设计 主动光学 中国巨型太阳望远镜 拼接镜面 系统建模 光学学报
2017, 37(12): 1222002
1 湘潭大学物理与光电工程学院，湖南湘潭 411105
2 微光电与系统集成湖南省工程实验室，湖南湘潭 411105
针对目前直流转直流 (DC-DC)变换器系统建模方法受限于实际电路的局限性，提出了一种新型的Cadence系统建模方法。利用 Cadence工具及其理想元器件，建立脉宽调制 (PWM)峰值电流型buck DC-DC的系统模型。为验证模型的性能，在旺宏0.5 μm BCD工艺条件下，用电路结构替换理想模型，得到电路系统，并将其与系统模型的仿真结果进行对比。仿真结果表明，以该系统模型为指导设计的buck DC-DC芯片在340 kHz工作频率下具有宽输出电压范围，并能提供 2 A的大负载电流，从而验证了该设计方法的可行性。
系统建模 PWM调制 峰值电流型 直流转直流 system modeling Pulse Width Modulation peak -current-mode Direct Current to Direct Current 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(6): 967
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
自适应光学系统需要信标光来探测波前信息,不同的信标及波前探测模式对系统的带宽和稳定性等性能指标有较大影响.研究系统的性能对合理设计与评价自适应光学系统具有重要意义.根据系统工作时序以及信标光波特性和波前传感器的曝光读出方式,通过机理分析方法建立了自适应光学系统的传递函数模型.推导了系统有效带宽以及相位裕量的计算公式.研究了系统采样频率与控制器参数对系统性能的影响.结果表明,信标与波前探测模式的不同造成系统时间延迟的不同,从而使得系统带宽和稳定性存在差异.
大气光学 自适应光学 系统带宽 波前探测 系统建模
