摘要：将平面对称光学系统的像差理论应用于极紫外(XUV)光栅仪器的评价函数,可以得到评价函数关于光学参量的解析表达式。应用合作型协同进化遗传算法来解决多参量评价函数的优化问题,建立了优化程序。应用该程序对XUV摄谱仪系统进行优化设计,并运用光线追迹程序Shadow对该光学系统进行数值成像计算和比较,研究结果表明发展的评价函数在XUV多元件光栅光学系统优化设计中是十分有效的。

摘要：为了得到超多参量光学系统的最佳设计,将标准遗传算法的二进制编码改为实数编码以提高算法的鲁棒性和计算效率,并在评价函数中混入逃逸函数避免优化过程陷入局部极值.用改进后的遗传算法和CODE V对鱼眼镜头光学系统和折反射全景成像系统的设计案例进行光学参量优化,并应用Zemax对两种优化结果进行光线追迹成像模拟.计算结果表明,应用改进遗传算法比混入逃逸函数的遗传算法或CODE V软件优化所得到光学系统的成像质量有明显提高,在优化超多参量光学系统时具有较为理想的鲁棒性和计算效率.

摘要：针对遗传算法(GA)优化超多参量光学系统时鲁棒性较差的问题,在混入逃逸函数实数编码GA(MERCGA)的基础上,进一步结合参量归一化和自适应变异概率的措施,提出了自适应归一化实数编码GA(ANRCGA)。用ANRCGA对鱼眼镜头光学系统案例进行优化设计,并应用评价函数和Zemax光线追迹方法对MERCGA和ANRCGA的优化结果作比较。结果表明,应用本文的ANRCGA比引自专利的参考设计及MERCGA优化得到光学系统的成像质量有明显提高,算法的鲁棒性和计算效率也到了改善。

摘要：将平面对称光栅系统的波像差理论扩展于平面对称折射光学系统,指出在光学系统像差问题上,反射光学系统可以看成是折射光学系统在物像空间折射率相同情况下的特例。首先,把波像差表达式扩展于光线斜入射下平面对称折射光学系统;然后,根据折射光学系统的要求,对光栅像差的推导过程进行相应的修正,最终,导出了任意方位像平面上的像差。结果表明,导出的像差表达式同时适用于反射、衍射、折射3种光学系统的像差计算。与光线追迹解析法导出的像差系数进行了解析比较,并分别应用提出的像差表达式和光线追迹程序Zemax对一透镜光学系统在斜入射角为50°下的光束进行成像数值模拟,两种方法都验证了提出理论的正确性。

摘要：应用场光线传递方程,从鱼眼镜头的孔径光阑处,逆向追迹场光线传递方程,确定任意视场角场光线的初始位置,即光阑球差.正向追迹场光线计算鱼眼镜头系统物、像空间视场角之间的关系曲线;用多项式拟合求出关系曲线的解析表达式.通过反演运算,根据畸变图像复原物的图像分布,达到消除鱼眼镜头成像系统畸变的目的.最后,计算了一个160°鱼眼镜头光学系统的光阑球差和图像的畸变,并应用本文方法复原物的图像分布.计算结果表明:光阑球差的计算结果与真值的相对误差小于1%;复原的物方图像径向高度相对误差小于0.25%,说明本文计算鱼眼镜头像场像差的方法是可行的.

摘要：对于鱼眼镜头一类光学系统,其超大视场的物点对于光学系统的成像,是符合平面对称光学系统的成像规律的。应用LU发展的平面对称光学系统的波像差理论,研究如何在鱼眼镜头光学系统中应用非球面对成像系统进行优化设计。首先,通过计算各个光学面的非球面系数对超大视场光学系统波像差的影响,找到受非球面系数变化影响最大的几个光学面;然后,以这几个面的非球面系数为变量,以光学系统调制传递函数作为评价函数,应用自适应归一化实数编码遗传算法,优化设计鱼眼镜头光学系统;最后,通过实例验证了所提出方法的有效性。所提出的方法可以有效地确定一个或多个最佳非球面的位置,对优化设计鱼眼镜头系统具有指导意义。

摘要：由镜和光栅组成的XUV光学系统具有平面对称的性质,结合Lu平面对称光栅系统的波像差理论和均方根像差评价函数得到用以优化XUV光学系统的多参量目标函数。为求解该多自变量且大取值区间的目标函数,提出了一种基于十进制的实数编码遗传算法,并将其用于两种XUV光学系统的优化求值。将求得的优化值用光学仿真软件Shadow进行追迹,并和参考文献进行对比。结果显示本文优化后的光学系统在成像质量上有明显上升,表明波像差理论及本文的实数编码遗传算法可以有效地优化XUV光学系统,为此类系统的优化设计提供了新的思路。

摘要：在下一代超高密度光存储聚焦伺服系统中,镜盘间距极小,而光盘翘曲与未知力干扰会对系统产生确定性和随机性的扰动,从而使镜盘发生碰撞。针对有确定性正弦干扰和随机干扰信号的力矩器系统,在抗碰振约束条件下,利用Q(Youla)参数化调节器设计理论构造基于线性矩阵不等式的Q参数多目标优化输出反馈控制器,通过求解线性矩阵不等式的可行解,获得控制器的优化Q参数值,仿真结果表明,所设计的控制器在防止镜盘发生碰撞的前提条件下能有效的跟踪正弦干扰信号,并对随机干扰有较强的抑制作用。

摘要：波前校正器的行程是影响其校正能力的关键因素,现有固态变形镜的变形行程较小,还不能完全满足自适应光学系统对光波畸变的校正能力要求。针对该问题,本文提出并设计一种大行程磁液变形镜系统,通过Maxwell线圈和微小电磁驱动线圈产生的磁场来控制磁液变形镜的镜面变形,可提供高达100μm以上的变形行程。本文首先建立了磁液变形镜线性解析模型,然后采用多物理场有限元仿真软件COMSOL对通电Maxwell线圈和微线圈产生的磁场进行仿真分析,并结合MATLAB数值仿真软件,对大行程磁液变形镜的响应特性进行仿真分析,最后基于制作的磁液变形镜原型样机对仿真结果进行实验验证,结果验证了镜面线性解析模型的正确性,在Maxwell线圈产生的均匀磁场中,向微电磁线圈输入微小电流即可产生100μm以上的大行程镜面变形。

摘要：针对复杂的超小型旋翼机系统,利用牛顿-欧拉方法建立了其系统动力学模型,包括了希勒翼的动力学;为了简化控制器设计,利用奇异扰动理论,把复杂的动力学模型降阶为两个子系统,即平移动力学和姿态动力学;采用非线性逆动力学设计了输出跟踪控制器。仿真结果表明该控制器能够跟踪理想的运动轨迹,并能达到稳定的内部姿态和有界的控制输入。