空间望远镜分块式主镜建模与面形控制方法

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1、笫32卷增司光学技术Vol。32Suppl。2006年8月OPTICALTECHNIQUEAugust2006、文鬻编号：1002。1582(2∞6)S-0239—0毒空问望远镜分块式主镜建模与面形控制方法+戴妍峰，剃藻珍(北京理工大学机电工程学院，北京100081)摘要：空间望远镜分块式主镜的露形是由其背露布置的若于致动器控制的，是一个复杂的控制系统。应用BP{串经弼络的方法建立了以致凌器作用力幸#隽输入、镜瑟形变酶Zemike多项式投合系数俸鸯输出的镜霹形变模型。剃耀镜面有限元分析的大量数据对该模型进行了离线训练，并在最小二乘法的基础上，设计了加入单纯形修暇算法的主镜面形

2、静态摭制器。仿真结果表明，应用该控制器对空间望远镜进行在线控制，控制精度优于最小二乘控制汰。关键谲：分块式主镜；瑟形控锈；有限元分糖；BP诤经瓣络；单纯彩法中图分类号：TP391．9文献标识码：AModelingandsurfacecontrolofsegmentedprimarymirrorforaspace—basedtelescopeDAIYan-feng．LIUZao-zhen(SchooldMechatronicEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Thesegme

3、ntedprimarymirrorofspace-basedtelescopeiscontroll硪byanumberofactuatorstoachieveare—quiredstalffaeeshape．Theback-propagation(BP)neuralnetworkisappliedtomodelingtheprimarymirrorSHl{aeewithinputsofactuatorappliedforceandoutputsofZernikepolynomialc。efficient．ByusingprimarymilTorfiniteelementana

4、lysisdata，themodelistrainedoffline．BasedOnaleastsquaresapproach，thesurfacestaticcontrollerwithacorl-ectordesignedbysimplexmethodwasbuilt．Thesimulationresultsshowtheefficacyofthiscontrolapproachforspace-basedtelescopereal—timecontrol，anditissuperiortOaleastsquaresapproach．elementanalysis；BPn

5、euralnetwork；simplexmethodKeywords：segmentedprimarymirror；surfaCecontrol；finite定不动的中心子镜和若干块旁瓣子镜构成(图11引言(a))，每块子镜的背部布置了若干个致动器(图1大鬻径空闻望远镜对光学系统的像质要求严伯))，控制系统是通过调整致动器对镜面施鸯羹大小格，而主镜面形是影响像质的直接因素，应用主动光不同的作用力的大小来达到所要求的面形的。学技术稻综合控制方法在空间环境实时探测和主动主镜面形控制分为静态控制翻动态控制两种方法。本文以一个旁瓣子镜为铡，重点研究瑟形静态1控制方法。酋先对主镜进行有

6、限元静力学分析，确{1定致动器的影响函数，应用影响函数线性叠加和BP^1神经网络稆结合的方法建立主镜嚣形模型，并利用l有限元分析得到的大燕数据对该模型进行离线训练；然后基予主镜静态模型设计加入单纯形修正算法的主镜面形静态控镧器来对主镜面形进行控制；然后对主镜静态控制方法进行数学仿真验证。图1主镜结构图(a)分块方案銎；强)散凌器29点毋越。2主镜镜面形变模型校正主镜的热变形和力学变形等方丽，是大型空间望远镜的重要技术。目前，大口径空间望远镜主镜2．1单个致动器的影响函数普遍采照分块式怒薄反射镜。分块式圭镜一般文固致动器影响函数爨表示仅有一个致动器作用两其它致动器仪由弹性力约束

7、时的镜面形变c“。考·毂稿日期：2006-06。14E-nmii：dy+5096@bit。edu．龇捧密篱赍：戴矫蜂(1980．)，女，辽宁省人，≤￡家理工大学橇电工程学院游±骈究生，奎餮获事飞行器潮粤、控稠萼俦奏豹季}究。239光学技术第32卷虑到应用Zemike多项式能够方便地表示和分析光由以上的分析可知，镜面形变是多个致动器施学零件颇形误差或者光学系统波像差，本文将镜馘加作用力的非线性函数，丽BP神经网络通过信息形变和各个致动器觞影嚷丞数均1．1Zemike多项式的茁向传递秘误差的反向传播，不断建