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摘要：要开发用于自适应光学 (AO) 系统的高性能控制器，首先必须推导出足够精确的可变形镜 (DM) 状态空间模型。然而，开发考虑系统阻尼、执行器动力学、边界条件和影响系统动力学的多物理现象的逼真的大规模有限元 (FE) 状态空间模型通常具有挑战性。此外，建立一个能够自动快速推导出不同执行器配置和系统几何形状的状态空间模型的建模框架也具有挑战性。另一方面，为了实现精确的基于模型的控制和系统监控，通常需要从实验数据中估计状态空间模型。然而，这是一个具有挑战性的问题，因为 DM 动力学本质上是无限维的，并且具有大量的特征模态和特征频率。在本文中，我们提供了解决这些挑战的建模和估计框架。我们开发了一个面板 DM 的 FE 状态空间模型，该模型结合了阻尼和执行器动力学。我们研究了不同模型参数的频域和时域响应。使用 COMSOL Multiphysics 软件包中包含的 LiveLink for MATLAB 工具箱，状态空间建模过程完全自动化。开发的状态空间模型用于生成估计数据。该数据与子空间识别算法一起用于估计降阶 DM 模型。我们解决了模型阶数选择和模型验证问题。本文的结果为广大 AO 和机电一体化科学界提供了必要的建模和估计工具。开发的 Python、MATLAB 和 COMSOL Multiphysics 代码可在线获取。
变形镜的建模与状态空间识别
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