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基于FPGA的自适应光学系统SPGD算法实现 被引量：5
1
作者 徐项项 吴阳 +3 位作者 苏杭 刘金龙 杨慧珍 龚成龙 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期810-816,共7页
FPGA(field programmable gate array)具有可重复编程、算法实现灵活等优势,以97单元变形镜为原型,提出基于FPGA的SPGD(stochastic parallel gradient descent algorithm)控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序... FPGA(field programmable gate array)具有可重复编程、算法实现灵活等优势,以97单元变形镜为原型,提出基于FPGA的SPGD(stochastic parallel gradient descent algorithm)控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序分析,并采用Vivado软件分别对SPGD算法随机扰动电压生成、性能指标计算和控制电压的计算与输出进行FPGA配置和编程,将每个模块的计算结果与Matlab结果进行对比、分析。研究结果证明了该文所提方案的合理性和可行性,为下一步基于FPGA的SPGD算法硬件实现和应用提供基础。 展开更多
关键词 自适应光学系统 spgd控制算法 FPGA 变形镜
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激光相干合成系统中SPGD算法的分阶段自适应优化
2
作者 郑文慧 祁家琴 +6 位作者 江文隽 谭贵元 胡奇琪 高怀恩 豆嘉真 邸江磊 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期303-315,共13页
为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,... 为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,在不同收敛时期采用不同策略对增益系数进行自适应调整,同时引入含梯度更新因子的控制电压更新策略,在加快收敛速度的同时减少算法陷入局部极值的概率。实验结果表明:在19路激光相干合成系统中,与传统SPGD算法相比,Staged SPGD算法的收敛速度提升了36.84%,针对不同频率和幅度的相位噪声,算法也具有较优的收敛效果,且稳定性得到显著提升。此外,将Staged SPGD算法直接应用于37、61、91路相干合成系统时,Staged SPGD算法相比传统SPGD算法收敛速度分别提升了37.88%、40.85%和41.10%,提升效果随相干合成单元数增加而更加显著,表明该算法在收敛速度、稳定性和扩展性方面均具有一定优势,具备扩展到大规模相干合成系统的潜力。 展开更多
关键词 激光相干合成 相位控制 随机并行梯度下降算法 spgd算法
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用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究
3
作者 钱俊宏 陶冶 张蓉竹 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第10期1624-1632,1640,共10页
目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结... 目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。 展开更多
关键词 共相误差校正 压电陶瓷 随机并行梯度下降算法 复合控制技术 精密光程调控系统 子光束干涉成像
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线阵光纤激光相干合成控制器的设计
4
作者 滕岳 张亚娟 +3 位作者 康宪芝 白锌 侯甜甜 魏长彬 《光学与光电技术》 2023年第6期66-72,共7页
针对线阵光纤激光相干合成系统中对合成光束的质量、控制速度、控制精度的需求,完成了线阵光纤激光相干合成控制器的设计。该控制器以DSP2812和CPLD为核心处理器,通过AD976A模/数转换器接收光电探测器的电压信号,AD8544数/模转换器输出... 针对线阵光纤激光相干合成系统中对合成光束的质量、控制速度、控制精度的需求,完成了线阵光纤激光相干合成控制器的设计。该控制器以DSP2812和CPLD为核心处理器,通过AD976A模/数转换器接收光电探测器的电压信号,AD8544数/模转换器输出模拟电压控制压电陶瓷相位控制器,进而控制激光的相位变化。为了实现控制器与目标图像检测板和上位机的通信,设计了两路串口通信接口,并编写了相关测试程序,最终在线阵光纤激光相干合成系统中完成了四路1 064 nm激光的相干合成、扫描、跟踪实验。实验结果表明,该控制器搭载随机并行梯度下降(SPGD)算法,在光电探测器的配合下能够实现光纤激光锁相,控制主瓣能量变化优于±5%,锁相后主瓣能够完成±λ的扫描,扫描频率约为25 Hz,同时结合目标图像检测板完成了目标跟踪实验,实现激光相干合成条纹的目标跟踪。 展开更多
关键词 激光 相干合成 控制器 随机并行梯度下降算法 目标跟踪
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SPGD算法在光纤激光相干阵列光束控制中的应用 被引量：9
5
作者 王小林 周朴 +3 位作者 马阎星 马浩统 许晓军 赵伊君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2874-2878,共5页
主动相位控制的光纤激光阵列相干合成在提高输出功率的同时能够保证良好的光束质量,其关键技术在于光纤激光相干阵列的锁相控制。基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的锁相控制方案不仅具有控制策略简单、系统结构紧凑的优点,而且通过算法... 主动相位控制的光纤激光阵列相干合成在提高输出功率的同时能够保证良好的光束质量,其关键技术在于光纤激光相干阵列的锁相控制。基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的锁相控制方案不仅具有控制策略简单、系统结构紧凑的优点,而且通过算法性能评价函数和迭代参数的选取,能够对光纤激光相干阵列进行多种锁相控制,从而得到各种形式的阵列合成光束输出,实现与自适应光子锁相元件整列(APPLE)系统阵列的有效契合。理论研究并实验实现了基于SPGD算法的相位控制方案的同相相干合成锁相控制、合成光束主极大偏转控制和空心光束产生等功能,验证了基于SPGD算法的全电光束控制在各种形态光束控制中的可行性。 展开更多
关键词 光纤光学 锁相控制 随机并行梯度下降(spgd)算法 相干合成 光束偏转 空心光束
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高分辨率空间光学系统位置误差的无波前传感综合校正 被引量：12
6
作者 韩杏子 胡新奇 俞信 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期264-269,共6页
高分辨率三反射式空间光学系统的三个镜子之间的相对位置误差会影响整个系统的性能,需要进行空间在轨调校。提出一种新的无波前传感综合校正方法,将随机并行梯度下降算法、相位变更法和灵敏度矩阵反演法相结合,既保留了灵敏度矩阵反演... 高分辨率三反射式空间光学系统的三个镜子之间的相对位置误差会影响整个系统的性能,需要进行空间在轨调校。提出一种新的无波前传感综合校正方法,将随机并行梯度下降算法、相位变更法和灵敏度矩阵反演法相结合,既保留了灵敏度矩阵反演法的校正精度,又大大提高了可校正误差的动态范围。该方法无须使用波前传感器,系统简单,实现容易。对一个典型的三反射式空间光学系统进行了大动态范围位置误差在轨综合校正的计算机仿真,结果表明,该方法大大提高了可校正误差范围,同时实现了很高的校正精度。 展开更多
关键词 光学遥感 在轨调校 无波前传感法 随机并行梯度下降算法 相位变更法 灵敏度矩阵反演法
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