[发明专利]一种膜基反射镜面形控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种膜基反射镜面形控制系统，其特征在于它包括：标准面形设计模块(1)、仿真分析模块(2)、面形监视模块(3)、模糊逻辑控制模块(4)、面形控制促动器(5)和面形反馈模块(7)；

所述的标准面形设计模块(1)用于设计和存储标准反射镜面形数据；

所述的仿真分析模块(2)包括有限元分析器和数据输入/输出接口单元，它与标准面形设计模块(1)、模糊逻辑控制模块(4)和面形监视模块(3)相连接，用于膜基反射镜面形控制的仿真分析；

所述的面形监视模块(3)用于跟踪监视膜基反射镜面形的实时控制，提供标准面形与实测面形的信息；

所述的模糊逻辑控制模块(4)包括模糊逻辑控制器(44)、模糊逻辑控制器知识库(45)、模糊规则编辑器(47)和数据输入/输出接口单元，它与标准面形设计模块(1)、仿真分析模块(2)、面形控制促动器(5)和面形反馈模块(7)相连接，用于将标准面形设计模块(1)中设计的标准面形和面形反馈模块(7)的实测面形数据进行比较，结果输入模糊逻辑控制器(4)，经数据处理后，输出膜基反射镜(6)成形所需的电压信号，驱动面形控制促动器(5)；

所述的面形控制促动器(5)包括由计算机控制的高压静电发生装置和环状电极板(51)，电极板位于膜基反射镜(6)的镜面之后，高压静电发生装置产生的静电高压输出至电极板(51)，镀有金属反射层的膜基反射镜(6)接地；

所述的面形反馈模块(7)包括波前传感器及其数据处理单元，用于探测膜基反射镜(6)的实时面形。

2.根据权利要求1所述的一种膜基反射镜面形控制系统，其特征在于：所述的面形监视模块(3)包括：中心截面比较显示单元(31)、三维面形显示单元(32)及干涉图样和波面显示单元(33)，用于中心截面曲线及其误差曲线、实时三维面形、波前干涉图、波前误差三维图、PV值以及RMS值的信息显示。

3.根据权利要求1所述的一种膜基反射镜面形控制系统，其特征在于：所述的模糊逻辑控制模块(4)，由减法器(41)与标准面形设计模块(1)和面形反馈模块(7)相连接；微分器(42)与减法器(41)相连接；第一信号调节器(43)与减法器(41)和微分器(42)相连接；模糊逻辑控制器(44)与第一信号调节器(43)相连接；模糊逻辑控制器知识库(45)与模糊规则编辑器(47)相连接；第二信号调节器(46)与模糊逻辑控制器(44)相连接；模糊规则编辑器(47)与仿真分析模块(2)相连接。

4.一种膜基反射镜面形控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在标准面形设计模块(1)中，以所需的膜基反射镜的口径和F数为参数，采用Zernike多项式进行数据拟合，确定标准反射镜的面形数据并存储；

(2)将步骤(1)中得到的标准反射镜的面形数据转换为中心截面矢高与待控制的膜基反射镜的中心截面矢高，由仿真分析模块(2)进行比较，将其差值输入到模糊逻辑控制器(44)进行膜基反射镜面形控制的仿真处理；根据仿真结果建立模糊逻辑控制规则库(47)；由模糊逻辑控制器(44)输出膜基反射镜静电成形所需的电压信号，驱动面形控制促动器(5)；

(3)由面形反馈模块(7)探测膜基反射镜的实时面形，将测得的实时面形数据与标准反射镜面形数据转换为中心截面矢高进行比较，以其差值为控制变量，经模糊逻辑控制器(44)进行处理，输出膜基反射镜静电成形所需的电压信号，驱动面形控制促动器(5)；

(4)重复步骤(3)，直至得到所需的膜基反射镜面形。

5.根据权利要求2所述的一种膜基反射镜面形控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的仿真处理，仿真分析模块(2)采用有限元分析方法。

6.根据权利要求2所述的一种膜基反射镜面形控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的仿真处理，待控制膜基反射镜的初始中心截面矢高为零；模糊逻辑控制器(44)的输出信号作为有限元分析的外载荷条件；仿真分析模块(2)的输出结果输入到模糊逻辑控制器(44)进行处理，完成第一次仿真过程；重复上述仿真过程，使仿真得到的面形接近标准反射镜面形，再经模糊规则编辑器(47)对模糊逻辑控制器知识库(45)进行调整和优化，得到仿真结果。