空間激光通信、自適應光學、太空望遠鏡系統(tǒng)等前沿光學系統(tǒng)對光軸的穩(wěn)定性要求極高,并且由于應用需求的大范圍拓展,其逐漸被安裝在諸如飛機、艦艇、航天器等運動載體上。運動平臺上基座的擾動會直接傳遞到光路中,從而降低偏轉(zhuǎn)光束的穩(wěn)定控制精度,極大地破壞系統(tǒng)性能。特別是對于星地間光通信系統(tǒng),其針尖對麥芒的對準精度需求,要求極大地隔離衛(wèi)星攝動對光路的干擾。光學穩(wěn)定控制系統(tǒng)由于其慣量小、帶寬高,可有效隔離基座中高頻擾動,實現(xiàn)光軸的高精度對準,是一種非常有效的措施。但傳統(tǒng)的控制方法所能實現(xiàn)的光軸慣性穩(wěn)定控制精度有限,無法滿足更高要求的穩(wěn)定控制。
中國科學院光電技術(shù)研究所光束控制重點實驗室任戈、毛耀課題組在運動平臺光軸精密穩(wěn)定控制方法研究上取得進展。該團隊以實際工程問題為切入點,從控制結(jié)構(gòu)簡化、多數(shù)據(jù)融合與復合模式控制三個方面著手,分別提出一種基于插件式加速度反饋控制方法、一種基于加速度計的虛擬速度環(huán)融合穩(wěn)定控制方法和一種結(jié)合多閉環(huán)的加速度擾動觀測復合控制方法,有力地增強了系統(tǒng)的主動擾動隔離能力,提高了穩(wěn)定控制性能。相比于傳統(tǒng)控制方法,光軸穩(wěn)定控制精度提高數(shù)倍。該系列研究成果陸續(xù)發(fā)表在近期的Optical Engineering(圖2,doi: 10.1117/1.OE.56.8.084105.)、Optical Engineering(圖3,doi: 10.1117/1.OE.56.8.085101.)和Sensors(圖4,doi: 10.3390/s17112648)期刊上,并同時申請一系列相關(guān)控制算法專利?! ?nbsp;
該研究得到了國家自然科學基金委、科技部、中科院等項目的支持。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意