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激光自适应光学系统可靠性改进效果评估

强激光与粒子束 2024年第6期36卷 24-33页

作者：贾启旺李新阳罗曦甘永东马瑞浩梅月斯那卓玛中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室成都610209 中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所成都610209

随着自适应光学技术在激光领域的发展,工程上以经典自适应光学(AO)系统为基础,增加了多种基于软件监测和硬件保护的改进措施以保证激光AO系统稳定连续出光。面对结构复杂度提升带来的可靠性挑战,如何构建系统失效模型对激光AO系统可靠... 详细信息

随着自适应光学技术在激光领域的发展,工程上以经典自适应光学(AO)系统为基础,增加了多种基于软件监测和硬件保护的改进措施以保证激光AO系统稳定连续出光。面对结构复杂度提升带来的可靠性挑战,如何构建系统失效模型对激光AO系统可靠性进行评估,成为影响激光AO系统发展的重要一环。本文以激光光稳净化AO系统为例,提出使用动态故障树方法对激光AO系统可靠性进行评估,根据设备间动态关系建立动态故障树(DFT),结合厂家信息、疲劳寿命试验与历史数据估计得到底事件失效率,使用二元决策图和马尔可夫模型求解得到DFT的可靠性参数。使用DFT分析增加改进措施的AO系统可靠运行时间,结果相对于基本故障树获得了十倍以上的提高。实际系统调试期间,在预计的可靠运行时间内未发生自因故障,与DFT估计结果一致。验证了应用DFT方法评估增加改进措施后的激光AO系统可靠性更准确。

关键词：自适应光学动态故障树可靠性评估马尔可夫模型

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煤炭码头自动装舱工艺的研究与应用

设备管理与维修 2024年第8期 113-116页

作者：贾启旺田崇生国家能源集团黄骅港务有限责任公司河北沧州061100

目前各煤炭码头装船作业均采用人工指挥装载方式,需装船机司机、舱口指挥工、装船指导员、中控调度员等多工种协同配合,存在劳动强度大、人工成本高、装载质量不稳定等问题。基于北斗精准定位技术,按照各舱尺寸规划装舱路径,摸索根据不... 详细信息

目前各煤炭码头装船作业均采用人工指挥装载方式,需装船机司机、舱口指挥工、装船指导员、中控调度员等多工种协同配合,存在劳动强度大、人工成本高、装载质量不稳定等问题。基于北斗精准定位技术,按照各舱尺寸规划装舱路径,摸索根据不同煤种积载因数大小测算的各点装载比例,形成一套完整的全自动装舱工艺流程解决方案,解决了煤炭全流程自动化作业“最后一公里”的难题,对提高煤炭自动化作业水平、降低人力资源成本具有重要意义。

关键词：装船路径装舱工艺自动装舱

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自适应光学系统运行失稳检测方法

红外与激光工程 2020年第10期49卷 26-35页

作者：贾启旺李新阳罗曦中国科学院自适应光学重点实验室四川成都610209 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049

自适应光学(AO)系统校正像差是提高光学系统性能的有效技术手段。为了保证AO系统长时间安全、稳定地工作,需要对AO系统运行的数据进行监测,识别系统失稳状态以提供决策建议。基于以上目的,建立了一套127单元AO系统失稳数据仿真平台,通... 详细信息

自适应光学(AO)系统校正像差是提高光学系统性能的有效技术手段。为了保证AO系统长时间安全、稳定地工作,需要对AO系统运行的数据进行监测,识别系统失稳状态以提供决策建议。基于以上目的,建立了一套127单元AO系统失稳数据仿真平台,通过该平台仿真得到了4种闭环失稳异常。基于变形镜控制电压RMS指标使用Kmeans聚类、K-NN分类和ARIMA预测3种机器学习方法进行识别检测。3种方法在不同类型异常数据中的检测结果有所不同,说明3种异常检测方法对系统失稳检测均有一定的效果和适用范围,在实际使用时,可以根据需要选择一种或综合多种方法进行检测。

关键词：自适应光学异常检测 Kmeans聚类 K-NN分类 ARIMA预测

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自适应光学系统稳定性评价方法研究

自适应光学系统稳定性评价方法研究

作者：贾启旺中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

学位级别：硕士

自适应光学（AO）技术被广泛应用于各类光学系统,以提高系统的光学性能。一直以来,对AO系统的研究主要关注其光学性能指标,为了获得更高的成像能力,不断尝试增加校正器的单元数,提高探测单元的探测精度,提升信号处理速度等。这些改进也... 详细信息

自适应光学（AO）技术被广泛应用于各类光学系统,以提高系统的光学性能。一直以来,对AO系统的研究主要关注其光学性能指标,为了获得更高的成像能力,不断尝试增加校正器的单元数,提高探测单元的探测精度,提升信号处理速度等。这些改进也使AO系统的复杂程度不断提高,对系统稳定性提出挑战。这种挑战主要来自两方面:一方面面对复杂的系统,无法建立准确的评估模型,来衡量系统各个环节异常对系统整体产生的影响;另一方面是AO系统在向着超大型和小型化发展时,应用场景变得复杂,以往依赖人工的系统状态检测变得难以为继,意外风险升高。智能检测各环节异常造成的AO系统失稳是本文讨论重点。本文的研究基于经典的夏克-哈特曼探测器与连续面型分立式变形镜组成的AO系统,希望通过对AO系统闭环过程的仿真与分析,研究系统运行失稳时的信号特征及各环节异常对系统的影响。同时,探究机器学习中适用于这几类异常的识别方法,将其应用于AO系统失稳检测,以达到智能评估系统稳定性的目的。具体工作如下:1.建立了一套127单元AO系统仿真平台,对AO系统各环节进行仿真,中间过程可观测,可控制,避免了实际系统中数据采集不便,以及进行破坏性试验成本过高的问题。此平台闭环校正效果良好,可以仿真正常闭环过程,同时可以分别在探测器和变形镜中引入异常,仿真失稳异常过程。2.通过分析AO系统结构与原理,整理实际应用中影响系统工作的不稳定因素,包括波前探测器异常和变形镜异常。其中变形镜控制电压有四类具有代表性的异常:随机饱和,震荡,毛刺以及局部电压差过大。探测器斜率有四类具有代表性的异常:质心贴边,抖动,坏点以及局部光斑聚集。通过数值仿真对失稳异常进行表征,生成失稳异常数据。3.在闭环过程中插入异常数据模拟系统失稳,通过对比斜率异常数据与电压异常数据,发现控制电压均方根（rms）值能准确反映系统失稳状态,噪声较小。从机器学习方法中选择聚类,分类和预测三类不同的方法中具有代表性的算法:K-means,K-NN,ARIMA对正常与异常电压rms值进行识别检测。对比分析三种方法的识别效果发现:K-means存在虚警（正常识别为异常）现象,ARIMA和K-NN存在漏报（异常识别为正常）现象,但三种方法在异常出现的第一时间都能准确识别,满足基本检测要求。4.利用三种检测方法对实验系统运行数据进行评价,在127单元AO系统和265单元AO系统中引入四类干扰:光路遮挡,杂光干扰,光轴偏移和部分驱动器失效。通过专家评价和本文检测结果的对比,验证K-means能够有效识别AO系统的稳定状态,K-NN存在漏报,ARIMA存在虚警,与仿真结果基本一致。本文基于三种机器学习方法,通过对AO系统控制电压rms值进行检测,识别系统稳定状态,验证了对无人值守的AO系统进行智能稳定性检测的可行性,为下一步AO系统稳定性改善提供了参考。

关键词：自适应光学系统稳定性评价 K-means K-NN ARIMA

基于深度学习的自适应光学波前传感技术研究综述

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强激光与粒子束 2021年第8期33卷 1-13页

作者：李自强李新阳高泽宇贾启旺中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所成都610209

波前传感是自适应光学系统的重要组成部分,在地基大口径望远镜、激光大气传输、无线光通信、激光驱动核聚变等领域发挥了关键作用,同时也常应用于自由曲面的光学测量中。与此同时,深度学习作为一种较为通用的前沿技术,成功在计算机视觉... 详细信息

波前传感是自适应光学系统的重要组成部分,在地基大口径望远镜、激光大气传输、无线光通信、激光驱动核聚变等领域发挥了关键作用,同时也常应用于自由曲面的光学测量中。与此同时,深度学习作为一种较为通用的前沿技术,成功在计算机视觉、自然语言处理等众多领域取得了革命性进展。使用深度学习的方法改进自适应光学系统中的波前传感器,以期实现更精准的波前探测,以及适应更复杂的应用场景是自适应光学的发展趋势,也是深度学习应用领域的一个新课题。介绍了深度学习在自适应光学波前传感中的应用现状,主要分析了在相位反演波前传感器和哈特曼波前传感器中的研究特点,并在最后进行了总结和展望。

关键词：自适应光学深度学习波前传感相位反演哈特曼波前传感器

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一种非稳腔激光器光瞳位置提取方法

光子学报 2023年第6期52卷 206-217页

作者：马瑞浩甘永东李新阳梅月斯那卓玛朱枫贾启旺吴天祎中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所成都610209

提出一种非稳腔激光器光瞳位置提取的方法,用于光路自动准直中光瞳位置的提取。首先使用双边滤波对原始图像进行预处理,然后用系数β乘以大津算法的图像阈值得到图像的阈值,对图像进行阈值分割。得到二值图像后,对二值图像进行中值滤波... 详细信息

提出一种非稳腔激光器光瞳位置提取的方法,用于光路自动准直中光瞳位置的提取。首先使用双边滤波对原始图像进行预处理,然后用系数β乘以大津算法的图像阈值得到图像的阈值,对图像进行阈值分割。得到二值图像后,对二值图像进行中值滤波。通过边缘提取算法提取二值图像中的轮廓,然后利用轮廓的中心和组成轮廓的点的数目这两个轮廓属性,找到光瞳图像的内轮廓。使用RANSAC椭圆拟合算法拟合内轮廓,以椭圆的中心作为光瞳的位置。本文提出的光瞳位置提取方法,在满足实时性要求的同时,减少了内轮廓噪声对椭圆拟合的影响,提高了光瞳位置提取结果的准确性和鲁棒性。在100帧仿真光瞳图像的内轮廓中添加40%幅值为0~13的随机噪声点的情况下,所提方法比直接椭圆拟合方法的提取结果具有更高的准确性和鲁棒性,提取位置偏差的AVG比直接椭圆拟合的结果小0.283个像素、位置偏差的最大值小0.660个像素、位置偏差的RMS小0.136个像素。

关键词：光路自动准直光瞳 RANSAC椭圆拟合轮廓提取显卡加速

在软胶子因子化框架下计算重夸克偶素单部分子碎裂函数

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在软胶子因子化框架下计算重夸克偶素单部分子碎裂函数

作者：贾启林江西师范大学

学位级别：硕士

复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析

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工程科学与技术 2024年

作者：王栋马陆贾启龙上海鉴创科技有限公司中国空间技术研究院西安分院四川大学空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采... 详细信息

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元，通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD矩阵计算公式，向代表性体积单元施加不同的载荷，结合均匀化理论依次获取ABD矩阵内各元素数值。最终建立了复合材料层合板ABD矩阵的有限元快速计算方法，实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD矩阵的快速获取，且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后，开展带簧结构折叠行为数值模拟研究，探究使用ABAQUS中Static General，Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果，复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则，避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题，对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。

关键词：复合材料薄壁结构 ABD矩阵有限元分析

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汽车电子节气门系统无抖振滑模控制方法研究

机械设计与制造 2024年第6期400卷 30-37,41页

作者：贾启阳天津交通职业学院汽车工程学院天津300393

针对电子节气门(ET)系统非线性特性对节流阀控制精度的影响,提出了一种鲁棒自适应无抖振滑模控制(ACFSM)方法。该控制方法考虑了ET系统非线性和参数不确定性的影响,引入了遗传算法(GA)优化了ACFSM控制器的控制参数获得了平滑的控制信号... 详细信息

针对电子节气门(ET)系统非线性特性对节流阀控制精度的影响,提出了一种鲁棒自适应无抖振滑模控制(ACFSM)方法。该控制方法考虑了ET系统非线性和参数不确定性的影响,引入了遗传算法(GA)优化了ACFSM控制器的控制参数获得了平滑的控制信号,结合所设计的自适应控制律减轻了不确定性的影响。为验证所提控制方法的有效性,通过实验表明ASCFM控制器不仅在闭环系统响应中不存在抖振现象,而且可以很好地保持良好的瞬态和稳态跟踪性能。通过对比表明ASCFM控制器在跟踪性能上优于ASM控制器,尤其在节流阀遇到外部干扰时,所提出的ASCFM控制器具有较强的鲁棒性。

关键词：电子节气门自适应滑模控制跟踪性能抖振