【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天文观测领域中的自适应光学技术，具体涉及一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法。
技术介绍
1、自适应光学技术是70年代才发展起的新技术，变形镜作为自适应光学系统中最核心的校正器件，已经广泛应用于多个自适应光学系统领域中。在天文观测领域，一般采用倾斜镜与变形镜组合的方式实现整体倾斜与高阶像差的联合校正，倾斜镜负责校正倾斜像差，变形镜校正高阶像差，但在采用单变形镜的系统中，由于变形镜本身具备产生低阶的倾斜量的能力，因此在系统闭环校正过程中，若不对校正器控制信号作约束，变形镜很可能会产生倾斜像差，变形镜与倾斜镜会相互校正产生的倾斜量。由于变形镜驱动器的行程量有限，变形镜产生倾斜会极大地削弱系统对高阶像差的校正能力，同时变形镜拟合的倾斜量或平移像差中存在高阶的误差，使远场成像亮度下降，倾斜镜和变形镜会相互校正产生的倾斜，双镜之间产生耦合，为了避免耦合，需要变形镜不产生倾斜。同时由于哈特曼波前传感器对平移像差探测不灵敏，变形镜需要不拟合平移像差，避免造成驱动器的行程浪费降低系统对高阶像差的校正能力。
2、上述的问题需要在自适应光学系统的变形镜控制电压上实现对整体倾斜与平移像差的约束，传统的控制算法是在闭环控制后，经过比例积分控制器在控制电压上去除约束向量空间内的电压，约束变形镜只对高阶像差进行校正。由于变形镜的影响函数存在一定耦合，通过直接斜率法求出的控制电压存在一定误差，计算出的控制电压不是最优控制电压，经过积分作用会积累误差，不能完全去除约束向量空间内的电压。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：在变形镜校正过程中，变形镜本身具备产生低阶的倾斜量的能力，变形镜与倾斜镜会相互校正产生的倾斜量，双镜之间产生耦合，由于变形镜驱动器的行程量有限，变形镜产生倾斜会极大地削弱系统对高阶像差的校正能力，同时变形镜拟合的倾斜量或平移像差中存在高阶的误差，使远场成像亮度下降，需要约束变形镜在校正过程中不产生平移、倾斜像差。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，提供了一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，根据变形镜有效驱动器在单位圆内x方向与y方向的坐标值构建x和y向量，有效驱动器个数生成平移向量p，向量x，y和p分别由{xi}，{yi}和{1元素组合而成。电压向量v在x，y和平移方向上的投影向量分别为：vx＝v·x，vy＝v·y，vp＝v·p，为防止变形镜产生倾斜与平移像差，考虑到驱动器的分布具有对称性，3个约束向量为正交向量，实际施加的电压为去除投影后的电压向量。不包含平移、倾斜像差的实际电压vactual＝(i-px)(i-py)(i-ppiston)v＝mv，其中i是由有效驱动器的数量组成的单位矩阵，px，py，ppiston是由约束向量p,x与y组成的子空间上的投影矩阵，前三项用矩阵m表示。m是一个n×n的对称矩阵，描述了各个有效驱动器响应像差之间的相关性。通过对矩阵m进行奇异值分解。对于变形镜基于斜率的正交基响应矩阵r是变形镜的原始响应矩阵，ai是每阶模式电压系数，在得到待校正的波前斜率g后，通过a＝d+g得到各阶模式电压的系数，再经积分控制器作用便可计算出各阶模式电压电压系数，因需对变形镜进行耦合抑制，实际的电压控制向量等于约束后的各阶模式电压的系数与各阶模式电压特征向量的叠加。
3、本专利技术与现有技术相比具有的优点是：
4、1、本专利技术能够有效约束变形镜校正过程中不产生平移和倾斜像差，避免了和倾斜镜耦合的问题，提高了校正能力。
5、2、本专利技术通过新的复原矩阵获得更优的控制电压，比现有技术的校正效果更好，获得更优的成像图像。
6、3、本专利技术可以进一步应用到双变形镜系统中，分配合理的像差，在不改变变形镜参数和增加驱动器的情况下，有效的提升变形镜校正能力，从制造工艺的角度来说节约了成本。
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1.一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：根据变形镜每个有效驱动器在单位圆内x方向与y方向的坐标值构建x向量和y向量，有效驱动器个数生成平移向量p，向量x，y和p分别由{xi}，{yi}和{1}元素组合而成，i表示第i个有效驱动器。
2.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：电压向量V在向量x，向量y和平移向量p上的投影向量分为：Vx＝V·x，Vy＝V·y，Vp＝V·p。
3.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于，实际施加的电压为去除投影后的电压向量，不包含平移、倾斜像差的实际电压Vactual＝(I-Px)(I-Py)(I-Ppiston)V＝MV，其中I是由有效驱动器的数量组成的单位矩阵，Px，Py，Ppiston是由约束向量p,x与y组成的子空间上的投影矩阵，3个约束向量为正交向量，M是一个n×n的对称矩阵，描述了各个有效驱动器响应像差之间的相关性。
4.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：公
5.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：由于平移和尖端/倾斜像差的约束，最后三个特征值被过滤掉，即矩阵V1的最后三列特征向量被删除，根据模式法，每个有效驱动器的控制电压等于模式电压特征向量和模式电压系数的叠加。
6.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：变形镜的响应矩阵和矩阵V1生成新的复原矩阵，基于矩阵的摄动理论对复原矩阵的条件数其进行限制，并对响应作用矩阵进行奇异值分解。
7.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：在得到待校正的波前斜率g后，经积分控制器作用便可计算出各阶模式电压系数，因需对变形镜进行耦合抑制，实际的电压控制向量等于约束后的各阶模式电压的系数与各阶模式电压特征向量的叠加。
...【技术特征摘要】
1.一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：根据变形镜每个有效驱动器在单位圆内x方向与y方向的坐标值构建x向量和y向量，有效驱动器个数生成平移向量p，向量x，y和p分别由{xi}，{yi}和{1}元素组合而成，i表示第i个有效驱动器。
2.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：电压向量v在向量x，向量y和平移向量p上的投影向量分为：vx＝v·x，vy＝v·y，vp＝v·p。
3.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于，实际施加的电压为去除投影后的电压向量，不包含平移、倾斜像差的实际电压vactual＝(i-px)(i-py)(i-ppiston)v＝mv，其中i是由有效驱动器的数量组成的单位矩阵，px，py，ppiston是由约束向量p,x与y组成的子空间上的投影矩阵，3个约束向量为正交向量，m是一个n×n的对称矩阵，描述了各个有效驱动器响应像差之间的相关性。
4.根据权利要求1所要求的一种提高变形镜校正能力的模式电压约束控制方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭友明，王锐韬，饶长辉，饶学军，李凌霄，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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