反射光学低维结构-热-光学性能（STOP）模型的子空间辨识
天体物理仪器与方法
2022-08-05 v1 系统与控制
系统与控制
光学
摘要
在本文中，我们研究了使用子空间系统辨识技术来估计反射光学的瞬态结构-热-光学性能（STOP）模型的可行性。作为一个测试案例，我们使用了一个牛顿望远镜结构。这项工作的动机在于需要开发基于模型的数据驱动技术，用于光学系统（如地面与空间望远镜、在恶劣环境中运行的光学仪器、光学光刻机以及高功率激光系统的光学组件）中热效应和热致波前像差的预测、估计与控制。我们估计并验证了一个瞬态 STOP 动力学的状态空间模型。首先，我们在 COMSOL Multiphysics 中对系统建模。然后，我们使用 LiveLink for MATLAB 软件模块将波前像差数据从 COMSOL 导出到 MATLAB。该数据用于测试在 Python 中实现的子空间辨识方法。STOP 模型建模与估计的主要挑战之一在于其固有的大维度特性。STOP 模型的大规模性源于光学、热和结构现象与物理过程之间的耦合。我们的结果表明，所考虑光学系统的大维 STOP 动力学可由低维状态空间模型精确估计。由于其低维特性和状态空间形式，这些模型可有效用于热致波前像差的预测、估计与控制。所开发的 MATLAB、COMSOL 和 Python 代码可在线获取。
引用
@article{arxiv.2208.02333,
title = {Subspace identification of low-dimensional Structural-Thermal-Optical-Performance (STOP) models of reflective optics},
author = {Aleksandar Haber and John E. Draganov and Michael Krainak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.02333},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication and presentation at SPIE Optics and Photonics: Optical Engineering + Applications (OP22O), San Diego (2022)