[发明专利]一种获得精密透镜系统热响应模型的方法

说明书

本发明公开了一种获得精密透镜系统热响应模型的方法，包括如下步骤：建立精密透镜系统的热响应建模试验平台，采用阶跃响应方法，根据所述建模试验平台对所述精密透镜系统的热响应进行粗建模，以获得粗建模模型；采用二位式伪随机辨识信号对所述精密透镜系统的热响应进行精确建模，以获得精建模模型；修正所述精建模模型，获得所述精密透镜系统在伪随机热扰动条件下的温度响应的精确模型，本发明的技术方案有利于解决因外部热扰动的影响，精密透镜系统的成像质量差以及精密透镜系统超高精度温度不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及热响应模型技术领域，尤其涉及一种获得精密透镜系统热响应模型的方法。

背景技术

一般的PID液冷控制系统利用PID控制的鲁棒性，通过人工调节和设定PID控制参数，在不获取透镜系统精确热响应模型的条件下，对透镜系统的温度进行控制。随着透镜系统复杂度越来越高，外部热扰动对精密透镜系统的成像质量影响越来越大，传统的不依赖被控对象数学模型的PID液冷控制系统难以满足精密透镜系统高精度温控制的要求，如何获得精密透镜系统的热响应模型是实现热稳定的前提和基础。理论推导的方式是一种获得被控对象数学模型的方法，然而精密透镜系统属于热响应时间常数大，又存在多重热扰动的非线性热控对象，难以通过理论推导的方式获得其精确的热响应数学模型。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种获得精密透镜系统热响应模型的方法，旨在解决因外部热扰动的影响，精密透镜系统的成像质量差以及精密透镜系统超高精度温度不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种获得精密透镜系统热响应模型的方法，包括如下步骤：

建立精密透镜系统的热响应建模试验平台，所述热响应建模试验平台包括精密透镜系统、模拟激光热源、温度传感器、传感器扫描测量电路、超精密测温仪以及控制计算机，所述控制计算机分别与所述模拟激光热源以及所述超精密测温仪信号连接，所述模拟激光热源用于作用在所述精密透镜系统，所述精密透镜系统连接有所述温度传感器，所述温度传感器信号连接所述传感器扫描电路，所述传感器扫描电路信号连接所述超精密测温仪；

采用阶跃响应方法，根据所述建模试验平台对所述精密透镜系统的热响应进行粗建模，以获得粗建模模型；

采用二位式伪随机辨识信号对所述精密透镜系统的热响应进行精确建模，以获得精建模模型；

修正所述精建模模型，获得所述精密透镜系统在伪随机热扰动条件下的温度响应的精确模型。

优选地，所述采用阶跃响应方法，根据所述建模试验平台对所述精密透镜系统的热响应进行粗建模，以获得粗建模模型的步骤，包括如下步骤：

选取阶跃输入信号的变化幅值；

通过所述控制计算机获取设定温度；

根据实际工况确定所述模拟激光热源的热干扰功率；

通过所述超精密测温仪采集的精密透镜系统在作用温度下的温度变化，获得温度阶跃响应曲线；

根据所述温度阶跃响应曲线采用两点法获得系统热响应传递函数；

根据所述系统热响应传递函数确定所述粗建模模型。

优选地，所述采用二位式伪随机辨识信号对所述精密透镜系统的热响应进行精确建模，以获得精建模模型的步骤，包括如下步骤：

获取二位式伪随机热扰动输入信号的参数；

根据所述二位式伪随机热扰动输入信号的参数，通过编程确定二位式伪随机热扰动信号；

根据所述二位式伪随机热扰动信号作为获得的所述粗建模型的输入信号，得到精密透镜系统热响应的实际变化曲线；

根据所述实际变化曲线获得所述精密透镜系统精确热响应ARMAX模型；