一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，包括：1)根据弹性力学变形原理确定影响变形反射镜发生形变的结构参数；2)根据变形反射镜结构要求初步确定结构参数范围；3)编写子函数，以变形反射镜结构参数为自变量，根据弹性力学方程得到子驱动影响函数，以标准Zernike像差为拟合目标，计算不同结构参数组合下变形反射镜拟合效果；4)编写遗传算法，以变形反射镜对Zernike像差的拟合残差值作为适应度函数，将变形反射镜结构参数作为算法自变量；5)利用遗传算法进行迭代计算得到变形反射镜最优结构参数组合；6)利用迭代后参数值进一步确定变形反射镜结构参数范围，循环计算至变形反射镜结构满足最终校正拟合要求。本发明专利技术能够提高变形反射镜设计效率。发明专利技术能够提高变形反射镜设计效率。发明专利技术能够提高变形反射镜设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法


[0001]本专利技术适用于自适应光学领域，具体涉及一种基于遗传算法的变形反射镜设计优化方法。

技术介绍

[0002]对于自适应光学而言，变形反射镜作为系统波前校正器的一种，是自适应光学系统中不可或缺的，而变形反射镜对于像差校正的效果主要取决于变形反射镜结构，故确定变形反射镜的结构及其参数变得至关重要。
[0003]目前现有变形反射镜的结构设计过程如下：根据经验提出变形反射镜大致结构，随后建立变形反射镜三维模型，利用有限元分析形变，得到像差校正效果，根据像差校正效果对变形反射镜结构参数逐个进行单一变化直至达到像差校正要求。针对该设计过程，存在一个比较严重的问题，即变形反射镜各结构参数变化对校正效果影响不确定，且各变量之间相互影响造成变形反射镜结构参数修改后校正效果趋势不定，需连续不断重复修改模型参数、仿真、计算使工作量变得巨大，工作效率极其低下。针对这个问题，本专利技术提出利用遗传算法结合弹性力学来快速寻找满足变形反射镜像差校正要求下的结构及其参数。
[0004]遗传算法是一种基于自然选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：根据变形反射镜待校正的Zernike像差面形初步确定变形反射镜驱动器排布，以变形反射镜结构参数作为遗传算法自变量，拟合效果作为算法适应度函数进行结构参数优化，得到满足像差校正要求结构参数组合。2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：具体的步骤如下：步骤一：根据弹性力学变形原理确定影响变形反射镜发生形变的结构参数；步骤二：根据变形反射镜结构要求初步确定结构参数范围；步骤三：编写子函数，以变形反射镜结构参数为自变量，根据弹性力学方程得到子驱动影响函数，以标准Zernike像差为拟合目标，计算不同结构参数组合下变形反射镜拟合效果；步骤四：编写遗传算法，以变形反射镜对Zernike像差的拟合残差值作为适应度函数评判值，将变形反射镜结构参数作为算法自变量；步骤五：利用遗传算法进行迭代计算得到变形反射镜最优结构参数组合；步骤六：利用迭代后参数值进一步确定变形反射镜结构参数范围，循环计算至变形反射镜结构满足最终拟合要求。3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：步骤一中影响变形反射镜拟合能力的结构参数有：变形反射镜整体面形尺寸、变形反射镜厚度、变形反射镜驱动器截面尺寸、变形反射镜固定点位置、驱动器位置。4.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：步骤二中变形反射镜结构要求为两点，分别是变形反射镜有效校正面积尺寸与变形反射镜结构需满足弹性薄板要求，其中弹性薄板要求为变形反射镜厚度与横向最小尺寸比值介于0.0125
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0.2。5.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：步骤三中影响函数指变形反射镜在单个驱动器下以单位力或者单位位移驱动得到的变形反射镜面形，驱动器位置不同，影响函数不同，根据弹性力学影响函数分为两种，一种为驱动器在中心位置的影响函数，另一种为驱动器处于偏心位置下的影响函数，分别为公式(1)、(2)：(1)、(2)：其中，k＝r/a，r为所求点到圆板中心的距离，a为圆板半径，K＝a/b，b为载荷圆中心到圆板中心的距离；A0，A1，A2，b0，b1，b2，c0，c1，c2为相关系数，A0，A1，A2可由K、k表示；m＝a/t，t为圆板厚度；q为施加在中心载荷圆上均布载荷，P为施加在偏心载荷圆上均布载荷，E为弹性模量，为两条线之间夹角，一条线为偏心载荷圆中心与圆板中心连线；另一条线为所求点到圆板中心连线。6.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的变形反射镜结构优化方法，其特征在于：步骤三中影响变形反射镜拟合效果主要有两个大方向的影响因素，分别为驱动器排布以及
变形反射镜结构参数，驱动器排布主要会改变影响函数的叠加状态，而变形反射镜结构参数主要影响变形反射镜单驱动器下的影响函数，为此，在变形反射镜相同结构参数范围下，对比不同驱动器排布和数量对变形反射镜拟合效果的影响；在变形反射镜同一驱动器排布下，对比变形反射镜结构参数值对变形反射镜拟合能力的影响；所述变形反射镜驱动器排布主要为中心驱动器加周边环布驱动器；周边环布驱动器由一层或多层驱动环组成，每一层驱动器数为均布4点或均布8点；所述驱动器数量最少为9个，最多至41个；所述驱动器外部层数最少为1层，最多为9层；所述影响函数的叠加状态为不同驱动系数下驱动器的影响函数面形的线性叠加。7.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊新龙，李兴春，顾乃庭，牟进博，何刚，张小军，周虹，官春林，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：