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主从结构的SPGD AO控制显示系统关键技术研究

作　者: 孙穗
导　师: 梁永辉
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 自适应光学随机并行梯度下降主从结构
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

自适应光学(Adaptive Optics: AO)是一门研究实时自动改善光波波前质量的新兴学科。优化式自适应光学系统通过直接对系统的性能评价函数进行优化从而校正波前像差。随机并行梯度下降算法(Stochastic Parallel Gradient Descent: SPGD)的快速收敛性使得基于该算法的自适应光学(SPGD AO)系统有可能实现实时校正,具有很强的应用潜力。此外,SPGD AO系统避免了基于波前测量的自适应光学系统中测量波前畸变所带来的一系列问题,因而具有结构简单紧凑、成本低等优点,这使其成为目前自适应光学领域的研究热点。本文研究了SPGD AO技术的基本原理,建立了SPGD AO数值模拟系统并对其收敛性进行了仿真实验,提出了一种新的收敛速度的定义并在该定义下对扰动幅度和增益系数的选择进行了初步探索。研究了实验室原有SPGD AO系统各部分的工作原理并对其迭代速率进行了实验和分析,指出制约原系统迭代速率的关键因素为PCI A/D采集卡和PCI数字通信卡。充分利用实验室现有的条件重新搭建了基于PC的主从结构SPGD AO系统,其迭代速率接近变形镜响应速率,完善了系统的主要功能,并编写了便于观察和操作的主控界面。利用搭建的系统进行静态波前畸变校正实验和人工动态波前畸变校正实验,达到了较好的校正效果。

全文目录

目录  4-6
表目录  6-7
图目录  7-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 自适应光学基本原理及分类  11
  1.2 随机并行梯度下降自适应光学的发展  11-13
  1.3 课题研究的背景和意义  13-14
  1.4 论文的主要内容  14-16
第二章 SPGD AO 系统的基本问题研究  16-29
  2.1 SPGD AO 系统组成  16-18
    2.1.1 性能评价函数传感器  16-17
    2.1.2 优化控制器  17
    2.1.3 波前校正器  17-18
  2.2 SPGD 算法基本问题研究  18-21
    2.2.1 SPGD 算法基本原理  18-19
    2.2.2 SPGD 算法工作流程  19-20
    2.2.3 SPGD AO 系统的收敛速度  20-21
  2.3 SPGD AO 系统收敛性仿真实验  21-29
    2.3.1 仿真模型建立  21-23
    2.3.2 仿真实验结果  23-29
第三章 SPGD AO 系统的搭建  29-52
  3.1 原SPGD AO 系统结构  29-30
  3.2 原系统迭代速率限制因素分析  30-37
    3.2.1 NI PCI-6251 A/D 采集卡  30-32
    3.2.2 PCI 数字通信卡  32-35
    3.2.3 变形镜  35-37
  3.3 SPGD AO 系统的改建方案  37-52
    3.3.1 NI PCI-6251 A/D 采集卡的应用  38-41
    3.3.2 OKO 变形镜及其驱动系统的组装  41-48
    3.3.3 主从结构实现  48-52
第四章基于SPGD AO 系统的波前校正实验  52-62
  4.1 系统迭代速率测试实验  52-53
  4.2 静态波前畸变校正实验  53-59
  4.3 模拟动态波前畸变校正实验  59-62
第五章结论与展望  62-64
致谢  64-66
参考文献  66-70
作者在学期间取得的学术成果  70-71
附录A 变形镜控制地址确定方法  71-72

主从结构的SPGD AO控制显示系统关键技术研究

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