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音像自适应光学随机并行优化控制技术及其应用杨慧珍,陈波,耿超
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前言 篇综述及基本理论介绍 章综述 1.1自适应光学的基本概念 1.2自适应光学发展概况 1.2.1自适应光学理论发展概况 1.2.2自适应光学技术应用 1..我国自适应光学技术的研究概况 1.3无波前探测自适应光学技术发展概况 1.3.1阶段:20世纪70~80年代 1.3.2第二阶段:20世纪90年代后期至今 1.4随机并行梯度下降控制技术发展和应用现状 1.5本书主要内容 参考文献 第2章随机并行梯度下降算法基本理论 2.1无波前探测自适应光学系统的特点与化方法 2.2随机近似类算法:同时扰动随机近似算法 .神经网络应用中随机误差下降算法 2.4自适应光学系统中梯度下降类算法 2.4.1顺序梯度下降算法 2.4.2多元高频振动算法 2.4.3随机并行梯度下降算法 2.5SPGD算法收敛分析 2.6SPGD算法收敛速度分析 2.7SPGD算法稳定分析 2.8本章小结 参考文献 第二篇基于SPGD控制算法的AO系统基本能研究 第3章SPGD控制算法静态畸变校正与分析 3.1模型介绍 3.2静态波前畸变生成 3.3目标函数分析模块 3.4波前校正器 3.5SPGD算法模块 3.6结果与分析 3.6.1算法收敛验 3.6.2对同一种畸变取不同扰动幅度和增益系数 3.6.3固定增益和随机扰动幅度对不同程度畸变的适应情况 3.6.4自适应增益 3.7本章小结 参考文献 第4章几种随机并行优化算法在AO系统中应用的比较 4.1基于随机并行优化算法的自适应光学系统模型 4.2随机并行优化算法介绍 4.2.1随机并行梯度下降算法 4.2.2遗传算法 4..模拟退火算法 4.2.4模式提取算法 4.3结果 4.3.1各算法参数的选取 4.3.2收敛速度 4.3.3校正效果 4.3.4局部极值 4.4讨论与分析 4.5本章小结 参考文献 第5章32单元变形镜SPGD控制算法实验研究 5.1实验装置 5.2目标函数的选取 5.3随机并行梯度下降算法 5.4实验结果 5.4.1实验参数选取 5.4.2校正效果和收敛速度 5.5讨论与分析 5.6本章小结 参考文献 第6章基于SPGD算法的自适应光学带宽分析 6.1SPGD算法收敛速度与校正器单元数的关系 6.2收敛速度与校正器单元数关系的实验分析 6.2.1实验系统与实验方案 6.2.2实验结果与分析 6.3基于SPGD算法的自适应光学校正带宽分析 6.3.1高速自适应光学实验系统 6.3.2动态波前校正实验结果与分析 6.3.3闭环实验系统的校正带宽分析 6.4本章小结 参考文献 第7章基于SPGD算法自适应光学系统中的目标函数 7.1点目标成像无波前探测自适应光学的目标函数 7.2像清晰度函数J1、平均半径J2和环围能量J3的特分析 7.2.1目标函数随波前残差RMS的变化趋势 7.2.2目标函数扰动|J+—J—|随波前残差RMS的变化趋势 7.3三种目标函数的SPGD算法闭环 7.4本章小结 参考文献 第三篇基于SPGD控制算法的AO系统能优化 第8章基于Zernike模式的AO系统优化 8.1理论基础 8.1.1控制系统结构优化 8.1.2Zernike多项式和校正器影响函数的关系 8.2结果与分析 8.2.132单元和61单元变形镜校正能力分析 8.2.2低阶像差的模式优化和驱动器电压优化比较 8..高阶像差的模式优化和驱动器电压优化比较 8.2.4高阶像差的模式和驱动器电压组合优化结果 8.3本章小结 参考文献 第9章SPGD算法中随机扰动信号的统计优化 9.1随机扰动信号对SPGD算法收敛速度的影响 9.2基于Zernike模式的随机扰动信号优化 9.2.1δm(x,y)和φ(x,y)的统计相关 9.2.2Zernike模式法优化随机扰动电压 9.3Zernike模式优化随机扰动电压闭环 9.3.1闭环模型 9.3.2单阶Zernike像差的校正 9.3.3大气湍流波前畸变校正 9.4波前校正器的合理选择 9.5本章小结 参考文献 0章Zernike模式法实现DM和TM的解耦控制 10.1耦合问题 10.2耦合分析 10.3解耦控制 10.4本章小结 参考文献 1章分段随机扰动用于SPGD算法优化 11.1分段随机扰动幅值的SPGD算法实现 11.2结果与分析 11.2.1弱湍流时畸变波前校正分析 11.2.2弱湍流时初始随机扰动幅值选取分析 11..中等、强湍流时大气湍流畸变波前校正分析 11.3本章小结 参考文献 2章基于Hadamard模式的SPGD算法优化 12.1H_GD算法 12.2数值 1.本章小结 参考文献 第四篇基于SPGD控制算法的AO系统应用 3章扩展目标成像校正 13.1背景介绍 13.1.1应用背景 13.1.2扩展目标成像模型 13.2成像清晰度函数 13.3高分辨率成像AO系统模型 13.4高分辨率成像结果 13.4.1灰度方差函数作为图像质量标准 13.4.2灰度梯度模平方和作为图像质量指标 13.4.3拉普拉斯函数作为图像质量指标 13.4.4频率评价函数作为图像质量指标 13.4.5成像结果比较 13.4.6校正能力分析 13.5本章小结 参考文献 4章成像噪声对扩展目标成像校正效果的影响 14.1模型 14.2结果与分析 14.2.1噪声与目标函数之间关系 14.2.2噪声对校正效果的影响 14.3结论 14.4本章小结 参考文献 5章焦斑形态控制 15.1背景介绍 15.2焦斑整形模型 1.5.3焦斑整形结果与分析 15.4本章小结 参考文献 6章激光器光束净化 16.1基于SPGD算法的激光光束净化自适应光学系统 16.2光束净化数据及分析 16.3本章小结 7章光纤激光相干合成系统 17.1新型光纤自适应光学校正器简介 17.1.1压电式光纤相位调制器 17.1.2自适应光纤准直器 17.2一种基于SPGD算法的光纤激光相干合成系统模型 17.2.1特殊的畸变波前 17.2.2基于总体目标函数和局部目标函数的相干合成模型 17..SPGD算法平台 17.3结果与分析 17.3.1SPGD算法增益系数分析 17.3.2锁相与倾斜校正的关系 17.4与Vorontsov相干合成模型的比较 17.5本章小结 参考文献 8章倾斜像差对光纤激光相干合成的影响与模拟校正 18.1倾斜像差影响分析 18.1.1模型介绍 18.1.2模型选取 18.1.3影响分析 18.2系统与算法控制 18.2.1系统结构 18.2.2SPGD控制算法 18.3控制特研究 18.3.1静态平移、倾斜像差模拟校正 18.3.2动态倾斜像差模拟校正 18.4本章小结 参考文献 9章基于倾斜控制的光纤激光相干合成实验 19.1基于自适应PIB评价函数的光纤放大器相干合成实验 19.1.1研究方案 19.1.2基于自适应PIB评价函数的倾斜控制 19.1.3相干合成 19.2基于远场发散角评价函数的光纤放大器相干合成实验 19.2.1实验平台 19.2.2SPGD算法控制过程 19..远场发散角评价函数 19.2.4基于远场发散角的倾斜控制 19.2.5相干合成实验结果 19.3本章小结 参考文献 第20章基于目标在回路的光纤激光相干合成实验 20.1基于目标在回路的相干合成原理 20.2实验系统 20.2.1实验平台 20.2.2控制策略 20.3实验结果 20.3.1相干合成 20.3.2光束控制 20.4本章小结 参考文献
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