摘要：由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利用多参数协同优化方式,对科学频段内(0.1 mHz~1 Hz)不同频率处的激光频率噪声抑制比进行协同优化。理论建模分析结果表明:优化后的控制器不仅可以提升激光频率噪声抑制效果,还能大幅度提高引力波信号相对于激光频率噪声及其他技术噪声的信噪比。相关研究成果可推广应用到其他架构的噪声耦合锁臂控制器的优化设计中。

摘要：针对单锁臂结构的控制器设计问题,提出了一种双层同步优化策略,在优化控制器结构的同时设计零极点取值。该方法引入延迟裕度作为后验条件,确保系统在航天器轨道周期内的稳定性,结合控制系统的绝对稳定性和相对稳定性约束,建立控制器结构优化层和参数优化层之间的反馈循环,借助非线性优化算法同步优化控制器结构及参数,在仅需20 dB增益的情况下实现了较高的激光频率噪声抑制比。结果表明,所设计的控制器可使激光频率噪声在0.01 Hz~0.1 mHz频段被抑制5到6个数量级,在0.01 Hz~1 Hz频段被抑制2到3个数量级,满足引力波探测的噪声抑制需求。