康普頓光源精密調(diào)節(jié)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、近年來我國的航天事業(yè)迅猛發(fā)展，因而對航天事業(yè)中使用的各種裝備不斷提出新的要求。作為航天探測中的一類有效載荷，X/γ探測器在許多場合都有很重要的作用。X/γ探測器在執(zhí)行探測任務之前需要在地面進行非常精確的定標實驗，而現(xiàn)階段無法通過已有的放射源進行精確定標，所以迫切需要探求到一種單色性好、能量覆蓋范圍廣且峰值能量可調(diào)的γ光源來滿足X/γ探測器的定標需求。
　　γ射線是通過電子束與激光進行碰撞發(fā)生康普頓散射而獲得的，所以需要讓束腰半徑都

2、是20μm的激光束與電子束在空間中進行高精度的碰撞。通過對國內(nèi)外微機電系統(tǒng)（MEMS）發(fā)展現(xiàn)狀的研究，論文設計出一套康普頓光源精密調(diào)節(jié)系統(tǒng)來精確控制激光的光路，讓其與電子束發(fā)生高精度的碰撞。
　　康普頓實驗中使用的激光和電子束都是不可見的，論文提出在激光和電子束的設定碰撞點處放一個YAG熒光靶，讓激光和電子束打在熒光靶上產(chǎn)生熒光效應，出現(xiàn)兩個可見光斑，通過康普頓光源精密調(diào)節(jié)系統(tǒng)來改變激光光路，進而改變激光光斑在熒光靶上的位置，最后

3、讓兩個光斑達到要求的重合度。
　　為了實現(xiàn)對激光光路的精確控制，精密調(diào)節(jié)系統(tǒng)中激光反射鏡的轉(zhuǎn)角定位精度需要達到6×10-4度。論文選用具有納米分辨率的壓電陶瓷電機作為驅(qū)動元件，設計無機械摩擦、無間隙、結(jié)構(gòu)緊湊的柔性鉸鏈作為傳動元件，以保證機械結(jié)構(gòu)的定位精度。
　　由于激光和電子束束腰半徑只有20μm，論文提出采用高分辨率的CCD相機和顯微鏡頭來對熒光靶上激光和電子束的光斑位置進行檢測，以保證兩個光斑的重合度。論文還使用模糊P

4、ID控制算法構(gòu)建基于視覺反饋的全閉環(huán)控制系統(tǒng)來對光斑位置進行快速、穩(wěn)定和準確的調(diào)節(jié)。
　　論文對康普頓光源精密調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)進行有限元分析，結(jié)果顯示其最大應力和行程符合使用要求。然后分析由加工精度引起的柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動剛度誤差，并用誤差數(shù)據(jù)對理論計算結(jié)果進行補償，建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，通過Simulink進行仿真來驗證整個系統(tǒng)的可行性。最后通過實驗對比PID算法和模糊PID算法的控制效果，發(fā)現(xiàn)模糊PID控制算法適應性更強，超調(diào)較小，