引力波探测器的鲁棒双线性噪声最优控制：一种混合 LQG/$H_\infty$ 方法
仪器与探测器
2026-05-05 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
摘要
在最低频段，LIGO 受到其悬挂光学元件众多自由度的噪声限制，这些噪声反过来又通过其反馈控制系统引入干涉仪。非线性相互作用是低频噪声的主要来源，它将来自多个自由度的噪声混合在一起。最低阶形式是双线性噪声，其中来自两个反馈控制子系统的噪声相乘，从而掩盖引力波信号。双线性耦合需要在同时平衡高频和低频噪声的控制权衡。目前，双线性控制噪声尚无已知的下限。在此，我们为双线性噪声开发了基准代价函数及相关的品质因数。线性二次高斯控制随后建立了积极的反馈，使代价函数达到下界。然后，我们开发了一种混合 LQG 和 的方法，以 LIGO 的准直控制系统为例，直接计算稳定、鲁棒且最优的反馈。直接计算速度快，同时能确保全局最优。通过计算最优鲁棒控制，可以沿着 LIGO 实际控制器的帕累托前沿构建控制噪声的下界。该方法可用于大幅改善现有天文台的控制噪声，并为具有参数化设计的下一代探测器设定子系统控制噪声要求。
引用
@article{arxiv.2601.05447,
title = {Robust Bilinear-Noise-Optimal Control for Gravitational-Wave Detectors: A Mixed LQG/$H_\infty$ Approach},
author = {Ian A. O. MacMillan and Lee P. McCuller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05447},
year = {2026}
}