压电变形镜

硕博毕业论文下载：压电变形镜面形控制策略研究.zip

研究简介

  本研究中的压电变形镜是一种基于逆压电效应的同步辐射聚焦镜。与传统的机械压弯镜相比，压电变形镜结构设计简单，对机械加工要求较低，面形控制自由度高，又因压电材料固有的机电耦合特性，使其具有更加灵活的控制特性，具有很大的发展前景。然而，随着压电变形镜尺寸和电极数的增加，压电变形镜的控制复杂度明显提升，本文主要研究压电变形镜镜面形貌的控制算法。

研究成果

  王梓齐硕士（2019级）搭建了一套包括压电变形镜、镜面夹持结构、压电陶瓷高压驱动电源、电容式位移传感器的实验样机系统，构建了控制电压与镜面形貌的数学模型。本研究以椭圆作为目标面形，应用伪逆和 Tikhonov 正则化算法完成了控制电压反演。伪逆算法对采样点处位移控制效果优于 Tikhonov 正则化，但忽视了非采样位置处的镜面控制，因而整体面形控制效果较差。邻近电极间压差最大可达 6036.0 V，不能应用于工程实际。采用 Tikhonov 正则化能够将采样点处面形控制和电压波动情况统筹考虑，基于 L 曲线准则选取了合适的正则化参数，在仿真控制中取得了较好的整体面形控制效果，邻近电极间压差最大为 134.8 V，具有工程应用基础。最后，本研究完成了压电变形镜闭环反馈系统的控制实验。针对压电陶瓷本身具有迟滞等非线性的特点以及夹持机构随温度和时间漂移的问题，基于MATLAB 编写了 GUI 交互界面，并采用电容位移传感器搭建了闭环反馈系统结合 Tikhonov 正则化算法进行迭代控制，将 4 个传感器采样处镜面位移残差维持在一个较低水平。本研究分析和研究的压电变形镜数学模型、镜面形貌控制算法和系统闭环控制方案可为实际应用提供理论指导和设计思路。

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