用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

作者：钱俊宏,陶冶,张蓉竹. 日期：2023-11-01/span> 浏览：1222 查看PDF文档

用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究*
钱俊宏1,4,陶冶2,张蓉竹3*

(1.成都航空职业技术学院 无人机产业学院,四川 成都 610065; 2.四川大学 机械工程学院,四川 成都 610065;
3.四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065;4.成都凯迪精工科技有限责任公司,四川 成都 610041)


摘要:目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例微分积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08s以内,位置误差能有效控制在±3nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J1=0.54;校正后,评价值J2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。

关键词:共相误差校正;压电陶瓷;随机并行梯度下降算法;复合控制技术;精密光程调控系统;子光束干涉成像

中图分类号:TH744;TP391.4文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)10-1624-10

本文引用格式:

钱俊宏,陶冶,张蓉竹.用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究［J］.机电工程,2023,40(10):1624-1632,1640.

QIAN Junhong, TAO Ye, ZHANG Rongzhu. Adaptive control algorithm for optical path control of sparse aperture imaging system［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(10):1624-1632,1640.