[发明专利]一种基于FPGA的光束指向控制系统及其构建方法

摘要

本发明提供一种基于FPGA的光束指向控制系统，包括依次位于光束出射光路上的快速倾斜镜FSM1、快速倾斜镜FSM2、聚透镜、光束分束器及靶面，该系统还包括四象限探测器QD、核心处理模块、扰动模块和运动控制模块，上述三个模块基于FPGA实现；当系统处于测试阶段：利用已知噪声的扰动信号优化PID调节关系；当系统处于工作阶段：根据未知噪声的类型，选择对应的PID调节关系，然后根据光束角度实际偏移量计算倾斜镜FSM2的调节量，控制倾斜镜FSM2的角度偏移量变化，使靶面上的光斑质心位于设定位置。该系统能够对远场光束的质心漂移进行快速校准控制，且成本低稳定性高。

主权项

1.一种基于FPGA的光束指向控制系统，包括依次位于光束出射光路上的倾斜镜FSM1、倾斜镜FSM2、聚透镜、光束分束器及靶面，其特征在于，该系统还包括四象限探测器QD、核心处理模块、扰动模块和运动控制模块，上述三个模块基于FPGA实现；当系统处于测试阶段：所述扰动模块，根据光束质心位于靶面中心时倾斜镜角度偏移量生成模拟不同已知噪声的扰动信号；所述运动控制模块，根据所述扰动信号或调节量控制倾斜镜FSM2的角度偏移量变化；所述四象限探测器，用于采集经光束分束器后分光光束的光斑，并将采集的光斑数据传输给核心处理模块；所述核心处理模块，根据光斑能量分布计算出的光束角度实际偏移量、扰动信号所造成的干扰偏移量，利用PID调节关系生成使光束达到理想偏移角的倾斜镜FSM2调节量，并优化PID调节关系；当系统处于工作阶段：所述四象限探测器用于采集经光束分束器后分光光束的光斑，并将采集的光斑数据传输给核心处理模块；所述核心处理模块，根据所述光斑质心变化判断未知噪声的类型，选择对应的PID调节关系，然后根据光斑能量分布计算出的光束角度实际偏移量，计算倾斜镜FSM2的调节量；所述运动控制模块，根据倾斜镜FSM2的调节量控制倾斜镜FSM2的角度偏移量变化，使靶面上的光斑质心位于设定位置。