快速反射镜

摘要： 激光武器的跟瞄精度达到微弧度级,本文先建立了被控对象快速反射镜的控制模型,针对快速反射镜的直接位置控制和脱靶量延迟特性,提出并设计了基于Ⅱ型模型的光闭环控制器,结合工程经验,给出了控制器中主要参数初始值的计算方法,仿真分析结果显示,Ⅱ型控制器较传统Ⅰ型控制器具有更好的动态品质和稳定精度,可实现光束的快速稳定控制。

摘要： 为了满足航空光电平台对可见/红外双波段两轴快速反射镜面形精度和动态性能的高要求,针对性地设计了轻量化平面反射镜和柔性结构。对快速反射镜结构的设计方法进行了归纳,明确了快速反射镜结构的设计要素,分析了装配误差的影响。设计了背部中心支撑轻量化反射镜,通过定位工装实现了电机高精度装配。基于十字型柔性轴承,实现了双轴柔性结构的设计。最后,对快速反射镜的面形精度和模态进行了仿真和实验测试。实验结果表明,平面反射镜的面形精度(RMS)优于0.017λ(λ=632.8 nm),快速反射镜闭环带宽优于200 Hz,X向和Y向的定位误差皆低于1.2μrad。在满足高面形精度和高动态性能的基础上,该快速反射镜实现了小型化和模块化,能够在复杂的航空环境下稳定可靠地工作。

摘要： 柔性铰链作为快速反射镜(fast steering mirror,FSM)的关键部件之一,分析其结构特性对FSM性能的影响,用于指导FSM结构设计。通过将柔性铰链简化为弹性环节,等效为3轴的平动刚度和3轴的转动刚度,基于欧拉动力学,建立了两轴FSM的运动微分方程,搭建了FSM控制系统的Simulink仿真模型;在给定振动环境下,仿真分析了结构谐振频率对FSM性能的影响,指出平动固有频率越大,FSM锁零精度越高,平动固有频率选择在伺服系统增益交界频率2倍以上;考虑到锁零精度要求和电机力矩限制,转动固有频率选择在25 Hz~50 Hz。最后结合实物进行了振动试验,仿真结果与振动试验结果一致,验证了仿真模型的正确性。

摘要： 激光束指向稳定技术通过控制激光束稳定输出,以实现对运动目标的瞄准,提高跟踪精度。基于单个快速反射镜(FSM)光束指向稳定原理,通过Zemax光学仿真,针对单个FSM光束指向不稳定的问题,建立基于双FSM的光束指向稳定模型,根据入射激光偏转角度的变化得到光斑移动轨迹;比较单、双FSM系统理论光束指向误差范围。为使FSM具有良好的跟踪能力,实现偏转角度的精确输出,基于模糊自适应比例-积分-微分(PID)控制进行仿真,通过与经典PID控制比较,模糊自适应PID控制器具有良好的鲁棒性,可以提高系统的动态性能和对目标的跟踪精度。

摘要： 挠性支承是快速反射镜的关键部件,介绍快速反射镜挠性支承的运动学设计.根据约束和自由度的空间关系确定挠性支承的约束和自由度模式,利用细杆作为约束元件构造4种快速反射镜挠性支承,并以此为依据对现有快速反射镜机构进行分类,获得两种新型挠性支承结构.研究结果可为机构选型、优化和工程设计提供指导和依据.

摘要： 在快速反射镜柔性铰链优化设计中,为保障反射镜精度和稳定性,应尽量提高柔性铰链工作轴转动柔度和非工作轴转动刚度.以某快速反射镜的椭圆弧柔性铰链为研究对象,首先利用最小二乘法和积分思想推导了三个转动轴的转动柔度公式,与有限元法对比,二者最大相对误差小于6.8％,解决了矩形截面扭转柔度积分过于复杂的问题;其次基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对三个转动轴进行了多目标优化设计,达到设计指标,所得最优解和求解效率较传统算法有了明显提高,其中Pareto解求解效率较多岛遗传算法(MIGA)提高了14.3％,较粒子群算法(PSO)提高了25％;最后对NSGA-Ⅱ算法所得最优解进行了有限元验证,结果表明二者最大相对误差小于6.5％,吻合较好.

摘要： 首先提出了基于柔性支撑的双轴快速反射镜存在的问题;简要介绍了一种基于柔性支撑的双轴快速反射镜系统伺服机构的结构形式,给出了伺服机构的脉冲传递函数;讨论了基于相关-辅助变量递推最小二乘法的多输入多输出系统参数辨识原理与辨识方法,在此基础上提出了基于柔性支撑的双轴快速反射镜系统伺服机构的参数辨识算法,并对该方法进行了数值仿真;设计伺服机构参数辨识实验验证算法的可行性,并将实验结果与仿真结果进行对比.结果 表明基于相关-辅助变量递推最小二乘法的多输入多输出系统参数辨识算法有效,辨识精度在预期的范围内,可以为快速反射镜系统的自适应控制提供数据支撑.

摘要： 为了提高天基激光武器光电跟瞄系统中快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)的跟踪精度和抗干扰能力,建立了基于改进自抗扰控制器(Improved Active Disturbance Rejection Control,IADRC)的FSM闭环控制系统,对系统中IADRC的参数整定方法进行研究.由于试凑法整定效率低,传统优化算法整定易陷入局部最优,本文将蜻蜓算法用于IADRC参数整定,并对蜻蜓算法的惯性因子、列队因子和聚集因子的调整方式进行了改进,且在蜻蜓算法前期引入末位淘汰策略,后期引入贪婪策略,以进一步增强算法的全局搜索和局部开发能力.最后,在考虑卫星平台振动的情况下用基于改进前后蜻蜓算法的IADRC、基于粒子群优化算法的IADRC、基于遗传算法的IADRC、基于试凑法的IADRC和PID控制器分别控制FSM.实验结果表明:在FSM跟踪高频正弦信号时,基于改进蜻蜓算法的IADRC控制的FSM,其跟踪误差的均方根值为7.596μrad,与其它5种控制器相比跟踪精度明显提升,基本满足激光武器领域中对FSM跟踪精度的要求.

摘要： 快速反射镜能否精确稳定跟踪目标取决于良好的伺服控制性能.快速反射镜的通光口径越大,柔性支撑铰链和驱动器设计难度就越大,同时也会对伺服控制提出更高的要求.针对此问题,本文提出模糊自适应整定PID(proportional integral derivative)控制算法,该算法既能运用模糊推理进行自适应整定控制参数,又能继承传统PID控制器便于工程实现.本文对音圈电机(voice coil motor)驱动的Φ500 mm大口径快速反射镜进行控制器设计且进行仿真实验,并将其结果与基于传统PID控制下的相比较.结果表明,基于模糊自适应整定PID控制的Φ500 mm大口径快速反射镜的超调量为5.40％,调节时间51.0 ms,且抗干扰能力强于传统PID控制.此外,与传统PID控制相比,本文提出的控制方法提高了Φ500 mm大口径快速反射镜的响应速度,减小了跟踪误差,提升了Φ500 mm大口径快速反射镜系统的跟踪性能和鲁棒性.

摘要： 天基平台快速反射镜在工作过程中受到空间电离辐射和天体摄动力的影响,会在音圈电机和负载输出端引起电流以及位置扰动,降低系统稳态精度和跟踪精度.为了减小扰动对系统的影响,在音圈电机输出电流路径和负载输出位置路径分别设计了扰动观测环节用于实现对特定扰动的抑制.首先,分析了天基环境下各扰动信号对系统输出精度的影响;然后,在系统中分别引入了电流和运动状态干扰观测环节,根据系统分析结果设计了各DOB(disturbance observer)环节控制器参数;最后,对理论模型进行了数值仿真并与刚柔耦合虚拟样机控制系统模型测试结果进行了对比分析.结果显示,当扰动电流和扰动位置频率分别为200 Hz和40 Hz时,双DOB系统对扰动的抑制能力可达92.59％,虚拟样机测试结果与理论结果的误差均在10％以内.

摘要： 简要介绍了经典辨识方法中频率响应法和谱分析法的基本原理，详细介绍了一套用LabVIEW开发的用于辨识快速反射镜(FSM)频率响应特性的虚拟仪器系统。该系统使用USB数据采集卡产生激励信号并采集响应信号，分别采用频率响应法和谱分析法得到了FSM的频率特性曲线。通过理论推导得到了FSM的传递函数模型，采用非线性最小二乘拟合的方法从激励和响应信号辨识出模型参数。实验结果表明，该系统使用方便快捷，辨识结果准确可靠。

摘要： 介绍了快速反射镜光电跟踪系统组成,并在其基础上设计实现了基于免疫遗传PID的快速反射镜控制系统.在保留基本遗传算法随机全局搜索能力的条件下,引进了生物免疫系统中的抗原记忆、抗体促进与抑制、抗体多样性等机制,将生物免疫算法与遗传算法相结合,提出了一种基于免疫遗传机理的优化计算模型,并利用免疫遗传算法对PID控制器的参数进行了优化.给出了免疫遗传PID用于快速反射镜跟踪控制系统的仿真结果,结果表明基于免疫遗传PID的快速反射镜控制具有很好的优越性和应用前景.

摘要： 介绍了用于复合轴式光电精密跟踪的双X-Y轴FSM控制系统,即增加了与原X-Y控制轴成90°的2个虚轴,以实现对误差变化量的控制.仿真测试表明:该子系统可以对主系统高频噪声进行有效抑制,较单X-Y轴控制精度提高了6″。

摘要： 本发明公开了一种半反射镜，其依次包含玻璃板、粘合剂层及厚度为5.0μm以上且80μm以下的偏振光反射层，上述粘合剂层的厚度为3μm～15μm，且是将包含重均分子量80万～200万的丙烯酸类聚合物、交联剂和硅烷偶联剂的组合物进行紫外线固化而成的层，上述交联剂的总量为上述丙烯酸类聚合物量的1.0质量％～8.0质量％，且上述交联剂的80质量％以上为光交联剂。

摘要： 本发明涉及一种微机械反射镜装置、一种反射镜系统以及一种用于制造微机械反射镜装置的方法。该反射镜装置构造有：平面地构造的第一反射镜元件（10）；平面地构造的第二反射镜元件（20）；其中，所述第一和第二反射镜元件（10、20）基本上平面平行地布置；其中，在所述第一和第二反射镜元件（10、20）之间的中间空间（40）具有比所述第一和/或第二反射镜元件（10、20）更小的折射率；其中，所述第一和第二反射镜元件（10、20）局部地通过至少一个支撑结构（130）彼此间隔开地布置；并且其中，所述至少一个支撑结构（130）在垂直于所述第一和第二反射镜元件（10、20）布置的轴向方向（A）上与所述第一和第二反射镜元件（10、20）重叠；并且其中，所述至少一个支撑结构（130）具有如下一种材料或者由如下材料构成，所述材料与构成所述第一和/或第二反射镜元件（10、20）的材料不同。

摘要： 反射镜驱动装置(100)的一对梁部在俯视观察下以夹着反射体(11M)的方式与反射体(11M)相连。一对梁部包括：以夹着反射体(11M)的方式与反射体直接相连的一对第一梁(11BL1、11BR1)；以及与一对第一梁(11BL1、11BR1)的与反射体(11M)相反的一侧连结的一对第二梁(11BL2、11BR2)。在第一梁(11BL1、11BR1)的主表面上隔着压电材料相互空出间隔地排列多个电极(14)。第一梁(11BL1、11BR1)沿着与主表面交叉的方向能够相互向反方向位移。一对第二梁(11BL2、11BR2)在将第一梁(11BL1、11BR1)与第二梁(11BL2、11BR2)连结的沿着第二梁(11BL2、11BR2)的主表面的方向上能够位移。

摘要： 根据本发明，提供一种半反射镜的制造方法，其包括如下步骤：准备包含圆偏振光反射层的转印材料；用固化型粘结剂贴合上述转印材料的上述圆偏振光反射层的面和透明基板；及使上述固化型粘结剂固化而形成厚度为1.0μm以上且5.0μm以下的粘结层，与上述转印材料的上述透明基板贴合的表面的铅笔硬度为HB以下。使用通过本发明的制造方法制造的半反射镜，能够提供一种可进行明亮且清晰的图像显示及镜面反射像显示的带图像显示功能的反射镜。

摘要： 公开一种被配置成测试收集器反射镜的系统，所述收集器反射镜具有第一焦点和第二焦点，所述系统包括：测试辐射子系统，所述测试辐射子系统能够操作以将测试辐射从所述第二焦点投影至所述收集器反射镜上；传感器子系统，所述传感器子系统能够操作以接收从所述收集器反射镜朝向所述第一焦点反射的测试辐射；和辐射限制器子系统，所述辐射限制器子系统能够操作以将由所述传感器接收的所述测试辐射限制至从所述收集器反射镜的受限部分反射的测试辐射；控制子系统，所述控制子系统能够操作以控制所述辐射限制器子系统沿一系列不同位置的移动，由此将由所述传感器接收的所述测试辐射限制至从所述收集器反射镜的对应的一系列不同受限部分反射的测试辐射。

摘要： 电控反射镜(10)具有：具有镜面的镜面部(10A)和与镜面的背面侧接合的背面增强部(12)，通过单晶SiC晶片构成镜面部(10A)，通过C/SiC材料形成背面增强部(12)。由此，提高镜面部的刚性，并且减薄镜面部，使镜面部的背面增强部轻量化。由此，得到提高电控反射镜的共振频率、即使使其高速移动也高精度且难以歪斜的电控反射镜。

摘要： 本发明涉及一种微机械反射镜装置、一种反射镜系统以及一种用于制造微机械反射镜装置的方法。该反射镜装置构造有：平面地构造的第一反射镜元件（10）；平面地构造的第二反射镜元件（20）；其中，所述第一和第二反射镜元件（10、20）基本上平面平行地布置；其中，在所述第一和第二反射镜元件（10、20）之间的中间空间（40）具有比所述第一和/或第二反射镜元件（10、20）更小的折射率；其中，所述第一和第二反射镜元件（10、20）局部地通过至少一个支撑结构（130）彼此间隔开地布置；并且其中，所述至少一个支撑结构（130）在垂直于所述第一和第二反射镜元件（10、20）布置的轴向方向（A）上与所述第一和第二反射镜元件（10、20）重叠；并且其中，所述至少一个支撑结构（130）具有如下一种材料或者由如下材料构成，所述材料与构成所述第一和/或第二反射镜元件（10、20）的材料不同。

摘要： 本发明公开了一种半反射镜，其依次包含玻璃板、粘合剂层及厚度为5.0μm以上且80μm以下的偏振光反射层，上述粘合剂层的厚度为3μm～15μm，且是将包含重均分子量80万～200万的丙烯酸类聚合物、交联剂和硅烷偶联剂的组合物进行紫外线固化而成的层，上述交联剂的总量为上述丙烯酸类聚合物量的1.0质量％～8.0质量％，且上述交联剂的80质量％以上为光交联剂。

摘要： 本发明公开了一种柔性支撑结构，包括至少两个用于连接反射镜与支撑基座的柔性支撑单元，柔性支撑单元包括用于与反射镜连接的上端块、用于与支撑基座连接的下端块以及两个簧片，两个簧片交错设置于上端块与下端块之间，两个簧片的中心线重合，且上端块、下端块沿两个簧片的中心线对称分布；柔性支撑单元的簧片的中心线均共线。因此，本发明的结构简单且大幅降低了生产成本，便于制造。同时，减小了柔性支撑结构的重量和体积，降低了其转动惯量，有利于降低系统功耗、提高控制带宽和系统可靠性。此外，本发明还公开了一种包括上述柔性支撑结构的一维快速反射镜和二维快速反射镜。

摘要： 本实用新型公开了一种柔性支撑结构，包括至少两个用于连接反射镜与支撑基座的柔性支撑单元，柔性支撑单元包括用于与反射镜连接的上端块、用于与支撑基座连接的下端块以及两个簧片，两个簧片交错设置于上端块与下端块之间，两个簧片的中心线重合，且上端块、下端块沿两个簧片的中心线对称分布；柔性支撑单元的簧片的中心线均共线。因此，本实用新型的结构简单且大幅降低了生产成本，便于制造。同时，减小了柔性支撑结构的重量和体积，降低了其转动惯量，有利于降低系统功耗、提高控制带宽和系统可靠性。此外，本实用新型还公开了一种包括上述柔性支撑结构的一维快速反射镜和二维快速反射镜。