辛卜森积分在非球面光学系统自动设计中的应用

为了克服非球面（特别是高次非球面）光学系统自动设计中的严重困难，我们运用辛卜森数值积分及若干数学处理建造了一种全新的优化指标——辛卜森指标。为减少实际追迹光线的计算量并同时满足辛卜森积分对等距节点上函数值的要求，采用拉格郎日插值方法计算若干非常规抽样光线对应的垂轴像差近似值。事实证明，辛卜森指标的引用可以迅速改善很差的初始结构，大大减少优化过程中的慢收敛、发散、震荡或“无解”，实现快速而稳定的优化；将它用于预优化过程，可以为后续自动设计提供优异的“雏型”结构，还可从纯球面系统入手，自动设计出理想的非球面系统；利用它还可自动确定各非球面参数的合理的增量     

光学镜头基本结构计算机辅助设计

本文在ＡｕｔｏＣＡＤ平台的基础上对常用光学镜头基本结构进行参数化和模块化自动设计。根据光学系统外形尺寸可以一次性设计出结构装配图,而且可以从装配图方便地分离零件图。同时还提供了多种结构形式供设计者选择。     

电子束极化度测量仪及基电子学系统的研制

介绍了研制成功的电子束极化度测量仪的基本原理、结构及其电子学测量系统，该系统基于PC机的数据获取和处理，并实现了整个实验过程的自动控制，作为对电子束极化度测量仪及电子学测量系统性能的检验，实验测量了线偏振光相对Stokes参数，测量结果表明整个系统具有测量精度高、结构紧凑和性能稳定的特点。     

连续变焦光学系统的像差自动设计

为了避免连续变焦光学系统中,各组元像差自动设计对设计者经验要求高、计算复杂且计算量大的难点,提出了一种利用差值线性方程组进行像差自动设计的方法,并用此方法设计了一套可见光波段连续变焦光学系统。利用高斯光学计算理想近轴系统的结构参数;利用差值线性方程组进行系统像差自动设计,使系统的初级像差系数SI、SII与SIII在各焦距位置处近似相等;基于像差自动设计结果计算光学系统的初始结构参数;利用Zemax自动设计软件进行像差校正平衡。优化结果表明:系统可实现20~300 mm的连续变焦,且在截止频率50 lp/mm处,各焦距位置各视场的传递函数(MTF)均大于0.4。因此,应用差值线性方程组法进行像差自动设计,可以简化计算,减少对设计者经验的依赖,并且能够取得良好的像质。     

波导电光调制器结构的全波分析

本文首次用时域有限差分法对波导电光调制器结构进行全波分析。通过引入移动吸收边界条件和自动递归模型,提高了算法的计算精度和效率,获得了调制器结构参数与性能的关系曲线,为实际器件的优化设计提供了重要依据。     

基于深度学习的透射式光学系统初始结构设计

针对传统透射式光学系统初始结构优化设计效率低、结构选取过度依赖经验等问题，提出了一种基于深度学习的透射式光学系统初始结构自动优化设计方法。通过监督训练学习公开光学镜头库中参考镜头的结构特征数据，构建基于光线追迹的无监督训练模型，提升深度神经网络(DNN)模型的泛化能力。通过训练生成的网络模型输出包含真实玻璃的光学系统的结构参数，从而实现透射式光学系统初始结构的自动优化设计。设计结果表明：利用该网络模型优化设计的光学系统初始结构在全视场、全谱段下的像面点斑半径与参考镜头接近，并且能够根据不同焦距要求分别设计出光学系统初始结构；所设计的1×10⁶组初始结构的成功率优于96.403%，表明所提网络模型具有良好的泛化能力。     

基于传递像机的移动摄像测量方法

针对大型结构表面积较大而像机视野有限的问题,提出了一种基于传递像机的移动摄像测量方法,该方法可对大型结构进行全局扫描测量。利用固定连接于移动平台的传递像机对基准标识点进行图像采集,采用像机参数标定方法对传递像机的外参数进行计算,得到相邻时刻移动平台坐标的相对转换关系。测量像机在移动平台的驱动下围绕结构表面采集特征点,利用运动平台坐标的转换关系计算得到测量像机的实时外参数。建立等效双目交会共线方程,并对特征点位置进行计算,在初始位置完成参数标定后,即可实现自动测量。实验结果表明,所提出的移动摄像测量方法的测量精度可达2.012mm,且自动化程度较高,可应用于大型结构的在线监测。     

HL-2A等离子体自适应控制研究

在托卡马克装置中。等离子体控制是一项重要的基础性工作。是托卡马克装置等离子体能够平衡而正常放电运行的重要的基本条件。由于常规的PID控制器原理简单。整定方便，鲁棒性较强和不要对象精确的数学模型而被国际上多数托卡马克所采用，并且得到了一些很好的控制效果，但是它不能很好适应放电过程中等离子体参数变化如辅助加热、补充送气和弹丸注入等情况。在控制过程中，自适应控制系统不断地测量被控系统的状态和参数，实时对控制指标与期望指标比较，根据自适应控制规律及时作出决策，自动补偿模型阶次、参数和输入信号非预知的变化，改变控制器的结构和参数。以便保证系统运行在某种意义下的最优或次最优状态。     

低能电子衍射表面结构分析中引入全局优化算法--遗传算法的研究

将遗传算法(GAs)应用到低能电子衍射(LEED)表面结构分析方法中,编制了GAs-LEED结构自动搜寻的计算程序,并以Pt(111)-p(2×2)O吸附系统为例,获得了具有全局优化特点的结构参数.     

基于近似熵测度的自适应随机共振研究

变步长随机共振算法有效解决了绝热近似大参数条件下的弱信号检测问题.基于信号近似熵测度的自适应随机共振，实现了变步长随机共振最优输出的自适应求解.周期信号的近似熵不受其幅值和相位变化的影响，而只与其频率及信噪比有关.因此，按照原始数据的采样条件，构造待检测频率在预定信噪比下的标准信号，并以其近似熵为基准，通过自动调节非线性系统的结构参数和计算步长，求得系统输出的近似熵距离矩阵.该矩阵中的最小值所对应的即为自适应条件下非线性动力系统的最优参数.