【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学成像，特别涉及一种适用于消零干涉系统的相位调控方法及装置。
技术介绍
1、消零干涉技术利用干涉系统设计，使一干涉臂上引入π相移，另一干涉臂上不引入相移，从而对恒星光进行抑制或者消除，实现天文高对比度成像，这有利于对行星的物理特性进行研究和分析，有利于更好的了解宇宙的形成、寻找宜居的系外行星，寻找适合人类生存的新行星。
2、目前的实现消零干涉的方法有：由两个望远镜组成最简单的干涉仪，通过改变两望远镜之间的距离和方向，使延迟达到二分之一波长；也可以通过在布雷斯韦尔消零干涉仪的一条干涉臂上加入一块厚度e=λ0/[2(n-1)]的玻璃板，其中，λ0为波长，n为玻璃板的折射率，即可在特定波长λ0处得到π相移，但是在λ≠λ0处消零效果迅速下降；也可以用多望远镜进行消色差干涉观测，通过平衡空气路径的微小差异与两种硒化锌元素之间的路径差，几乎实现了π相移；也可利用几何相位法或者相位光栅进行干涉消零。
3、为了实现更精准的相位调控，同时为了获得更多相位的信息。可以使用压电陶瓷作为驱动器件，压电陶瓷因其分辨率高、输出力大等优点，在精密超精密加工、纳米操纵、测量等领域被广泛使用。但是在实际应用中，压电陶瓷因其自身的固有特性，比如迟滞、蠕变等，导致压电陶瓷微位移输出系统不稳定，其中迟滞的影响最大。因此，为了实现对压电陶瓷的精确控制，需要对其迟滞特性进行分析和控制。
4、针对已有的对压电陶瓷迟滞现象的建模方法，比如preisach迟滞、prandtl-ishlinskii（p-i）迟滞、duhem迟滞
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于消零干涉系统的相位调控方法及装置，提高了迟滞拟合精度、简化了运算量，提高了相位的控制精度并使其相位可调控。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
2、一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，所述方法包括如下步骤：
3、步骤s1：将pc端、控制器、压电放大器、压电促动器、相位调节反射镜依次通信连接，将贴附在相位调节反射镜上的电容位移传感器与传感器控制器、pc端依次通信连接，构成消零干涉系统的相位调控装置；
4、步骤s2：在所述相位调控装置开环的条件下，pc端发送指令，经控制器和压电放大器后输出高压信号，控制压电促动器产生位移，电容位移传感器和传感器控制器将测得的位移变化量传输至pc端，记录位移变化，获得包括压电促动器的输入电压与输出位移的映射数据；
5、步骤s3：依据获得的映射数据进行初始三阶多项式拟合，根据拟合的误差数据变化以及系统的运动行程，确定电压分段点，利用压电陶瓷迟滞非线性曲线分段自匹配多项式拟合算法对每段曲线进行拟合，对压电陶瓷迟滞非线性曲线进行建模；
6、步骤s4：根据建立的压电陶瓷迟滞非线性曲线模型，基于由前馈控制和pid控制组成的复合控制算法，对建立的压电陶瓷迟滞非线性曲线模型的输出位移进行控制，得到相位调控装置各个器件的误差范围；
7、步骤s5：在所述相位调控装置闭环的条件下，基于各个器件的误差范围，由pc端发送指令，对消零干涉系统的相位进行调控。
8、进一步的，所述步骤s3对压电陶瓷迟滞非线性曲线进行建模包括：
9、步骤s31：依据步骤s2获得的映射数据，利用三阶多项表达式分别对迟滞上升曲线和迟滞下降曲线进行初始拟合；
10、步骤s32：在相同电压下，计算获得的映射数据中的位移数据与三阶多项式初始拟合获得的位移的差值，根据每个电压点对应的位移差值的大小以及该电压点前面两个采样点和后面两个采样点位移差值的变化情况，找出预选用电压分段点，再根据系统运动行程，确定最终电压分段点，所述最终电压分段点满足：在最终电压分段点之前或者之后的两段曲线内，有至少一条曲线的拟合误差大于预设阈值；
11、步骤s33：依据最终电压分段点，将迟滞非线性曲线分成最终电压分段点个数加2段曲线，利用分段自匹配多项式拟合算法，分别将每段曲线进行一阶，最高至八阶的多项式拟合，在自匹配拟合过程中，以系统的拟合容差范围为判据，自匹配出每段曲线的多项式拟合最高项和多项式表达式；
12、步骤s34：基于获得的每段曲线的多项式表达式，建立压电陶瓷迟滞非线性曲线模型。
13、进一步的，所述步骤s4包括：
14、步骤s41：依据步骤s3建立的压电陶瓷迟滞非线性曲线模型，将获得的输入电压与输出位移数据进行颠倒，即根据输入位移-输出电压数据利用分段自匹配多项式拟合算法，得出前馈控制表达式；
15、步骤s42：将pc端期望输出值与传感器控制器反馈信号的差值作为pid算法的输入值，建立pid控制；
16、步骤s43：通过步骤s41和s42建立的复合控制算法，基于系统各个器件误差、外界扰动设置相位调控装置pid控制参数，控制系统的输出位移。
17、另一方面，本专利技术还提供一种适用于消零干涉系统的相位调控装置，所述装置包括pc端、控制器、压电放大器、压电促动器、相位调节反射镜、电容位移传感器、传感器控制器以及消零干涉系统，
18、其中，pc端在所述相位调控装置开环的条件下，发送指令，经控制器和压电放大器后输出高压信号，控制压电促动器产生位移，接收电容位移传感器和传感器控制器测得的位移变化量，记录位移变化，获得包括压电促动器的输入电压与输出位移的映射数据；
19、依据获得的映射数据进行初始三阶多项式拟合，根据拟合的误差数据变化以及系统的运动行程，确定电压分段点，利用压电陶瓷迟滞非线性曲线分段自匹配多项式拟合算法对每段曲线进行拟合，对压电陶瓷迟滞非线性曲线进行建模；
20、根据建立的压电陶瓷迟滞非线性曲线模型，基于由前馈控制和pid控制组成的复合控制算法，对建立的压电陶瓷迟滞非线性曲线模型的输出位移进行控制，得到相位调控装置各个器件的误差范围；
21、在所述相位调控装置闭环的条件下，基于各个器件的误差范围，pc端再次发送指令，对消零干涉系统的相位进行调控。
22、本专利技术的有益效果在于：
23、本专利技术中利用一种压电陶瓷迟滞非线性曲线分段自匹配多项式拟合算法，在压电陶瓷迟滞曲线分段处理后，自匹配出每段曲线的多项表达式，提升了拟合精度，简化了运算量，提高了消零干涉系统的相位调控精度。
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1.一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，其特征在于，所述步骤S3对压电陶瓷迟滞非线性曲线进行建模包括：
3.如权利要求1所述的一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，其特征在于：所述步骤S4包括：
4.一种适用于消零干涉系统的相位调控装置，其特征在于，所述装置包括PC端、控制器、压电放大器、压电促动器、相位调节反射镜、电容位移传感器、传感器控制器以及消零干涉系统；
【技术特征摘要】
1.一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种适用于消零干涉系统的相位调控方法，其特征在于，所述步骤s3对压电陶瓷迟滞非线性曲线进行建模包括：
3.如权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张昂，李新梦，张俊波，周宇立，谭向文，徐迪，
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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