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基于DSP的随机并行梯度下降自适应光学控制平台研究

作　者: 王国松
导　师: 梁永辉
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 自适应光学最优化控制随机并行梯度下降算法 DSP
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent: SPGD)算法是一种通过对所有变量施加随机扰动来测量各变量梯度估计的梯度下降算法,它较之传统的最优化方法具有收敛速度快、收敛精度高等优势,这使得基于该方法的波前畸变校正技术成为目前自适应光学技术的研究热点。针对SPGD算法对实时性和灵活性的要求,本文在自适应光学系统中采用DSP作为SPGD算法控制器,设计并构建了基于DSP的SPGD自适应光学控制平台,详细介绍了该平台的硬件设计、软件设计、各功能模块的工作原理及平台的数据传输;以一套传统的37单元自适应光学系统为基础,建立了基于DSP的SPGD自适应光学系统,完成了该系统的闭环实验,实现了对系统静态像差和人工湍流下动态波前畸变的校正,从而验证了在自适应光学系统中采用DSP作为SPGD算法控制器的可行性,同时检验了SPGD算法的收敛性和稳定性,为这一波前控制技术的实用性研究奠定了基础。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-17
  1.1 SPGD AO 技术的研究背景及发展状况  10-15
  1.2 课题研究背景和意义  15-16
  1.3 论文主要工作  16-17
第二章随机并行梯度下降自适应光学原理  17-29
  2.1 梯度下降算法  17-20
  2.2 SPGD 算法  20-21
  2.3 SPGD 算法分析  21-24
    2.3.1 SPGD 算法收敛性分析  21-22
    2.3.2 SPGD 算法收敛速度分析  22-24
  2.4 SPGD 自适应光学系统组成  24-27
    2.4.1 性能评价函数传感器  25-26
    2.4.2 波前校正器  26-27
    2.4.3 SPGD 控制平台  27
  2.5 本章小节  27-29
第三章基于DSP 的SPGD 控制平台设计  29-54
  3.1 控制平台总体设计  29-30
  3.2 SPGD 算法控制器设计  30-34
    3.2.1 DSP 开发板的选型  31-32
    3.2.2 DSP 开发板的使用  32-33
    3.2.3 SPGD 算法流程设计  33-34
  3.3 数据采集与DA 转换模块设计  34-42
    3.3.1 数据采集模块设计  34-37
    3.3.2 DA 转换模块设计  37-42
  3.4 数据传输  42-46
    3.4.1 DSP 开发板与AD 采集卡的数据传输  42-46
    3.4.2 DSP 开发板与DA 板的数据传输  46
  3.5 软件设计  46-53
    3.5.1 软件开发环境  46-47
    3.5.2 软件流程  47-51
    3.5.3 程序调试  51-53
  3.6 本章小结  53-54
第四章基于DSP 的SPGD AO 系统的波前校正实验  54-63
  4.1 基于DSP 的SPGD AO 实验系统  54-57
  4.2 系统静态像差校正实验  57-59
  4.3 人工湍流下波前畸变的校正实验  59-62
  4.4 本章小节  62-63
第五章总结与展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
作者在学期间取得的学术成果  69-70
附录A DA 板电路原理图  70-71
附录B 中断向量表文件  71-72

基于DSP的随机并行梯度下降自适应光学控制平台研究

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