Publication: "CONTROL DE AMPLITUD PARA SISTEMA DE ÓPTICA ADAPTATIVA PARA LA ASTRONOMÍA EN LAZO CERRADO".
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Date
2016
Authors
MARCHIONI CLAVERÍA, JOSÉ LUIS
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica Federico Santa María
Abstract
Este documento pretende desarrollar un algoritmo de control que permita corregir la
amplitud de los sistema de guía laser artificiales, que se utilizan para sistemas de óptica
adaptativa. Para ello, se inicia con los conceptos básicos de esta ciencia para luego terminar
en las simulaciones que corroboren un buen desempeño del algoritmo.
En el primer capítulo se introduce a los conceptos básicos que son necesario manejar
para poder entender papers que se referencian en el estado del arte, que si bien no son
utilizados porque no existe una etapa experimental, es vital para seguir el lineamiento del
documento.
En el segundo capítulo se expone el marco teórico sobre el cual se basan la mayoría del
desarrollo que es implementado en el algoritmo. Es importante mencionar que se incluyen
desde la teoría de los modelos de las perturbaciones, pasando por el control óptimo, modelo
de control predictivo y problemas de optimización con restricciones.
El tercer capítulo tiene la misión de crear un modelo que sea utilizado como planta, con
el fin de determinar como es que se propagan las señales del láser en la atmósfera.
En el cuarto capítulo se desarrolla el algoritmo de control que se basa en un controlador
predictivo pero que busca por medio de la programación cuadrática resolver problemas con
dinámicas más rápidas.
En el quinto capítulo se presentan las simulaciones en las que se busca determinar los
parámetros que cumplan con las especificaciones con el usuario, y probar que tan bueno es
el desempeño del algoritmo.
Por último en el capítulo seis se exponen las conclusiones y los trabajos futuros que
deben ser considerados para la siguiente etapa experimental. También se exponen algunos
trabajos futuros y algunos pendientes.
El trabajo desarrollado en la memoria Control de Amplitud para Sistemas de Óptica Adaptativa para la Astronomía en Lazo Cerrado tiene por objetivo desarrollar un controlador predictivo para un sistema de óptica adaptativa que corrija la amplitud del frente de onda de un láser para luego actuar como una estrella artificial1. La óptica adaptativa aplicada a la astronomía es una técnica que permite en tiempo real contrarrestar parte de los efectos de la atmósfera terrestre, que distorsionan la formación de imágenes. Para lograrlo se inserta en el camino óptico del telescopio un espejo deformable controlado por un conjunto de actuadores. Posterior a este se ubica un sensor de frente de onda con la misión de monitorear la imagen y así cerrar el lazo. La primera etapa de desarrollo consiste en simulaciones que validan el modelo del sistema óptico, para luego a partir de ese modelo diseñar el controlador predictivo, posteriormente se procede a simular la respuesta del modelo con su controlador, donde la amplitud del láser debe distribuirse de tal forma que minimice las acciones de actuación, y lo más importante lograr seguir el mismo patrón de referencias que se usó para el lazo abierto 2. Lo que se quiere conseguir es un rápido control de las dinámicas del sistema en tiempo real, para lo cual el algoritmo de control predictivo se combina para ser resuelto como un problema de optimización matemática del tipo Quadratic Programming (QP). Es importante mencionar que este trabajo no contempla una etapa experimental, si no que realiza el análisis a partir de las simulaciones. En ellas, se comprueba que el desempeño del algoritmo cumple con los objetivos fundamentales como: rápida respuesta, un control estable y una mínima actuación. Se establecen ratios para comparar cuales parámetros son los que mejor desempeño presentan.
El trabajo desarrollado en la memoria Control de Amplitud para Sistemas de Óptica Adaptativa para la Astronomía en Lazo Cerrado tiene por objetivo desarrollar un controlador predictivo para un sistema de óptica adaptativa que corrija la amplitud del frente de onda de un láser para luego actuar como una estrella artificial1. La óptica adaptativa aplicada a la astronomía es una técnica que permite en tiempo real contrarrestar parte de los efectos de la atmósfera terrestre, que distorsionan la formación de imágenes. Para lograrlo se inserta en el camino óptico del telescopio un espejo deformable controlado por un conjunto de actuadores. Posterior a este se ubica un sensor de frente de onda con la misión de monitorear la imagen y así cerrar el lazo. La primera etapa de desarrollo consiste en simulaciones que validan el modelo del sistema óptico, para luego a partir de ese modelo diseñar el controlador predictivo, posteriormente se procede a simular la respuesta del modelo con su controlador, donde la amplitud del láser debe distribuirse de tal forma que minimice las acciones de actuación, y lo más importante lograr seguir el mismo patrón de referencias que se usó para el lazo abierto 2. Lo que se quiere conseguir es un rápido control de las dinámicas del sistema en tiempo real, para lo cual el algoritmo de control predictivo se combina para ser resuelto como un problema de optimización matemática del tipo Quadratic Programming (QP). Es importante mencionar que este trabajo no contempla una etapa experimental, si no que realiza el análisis a partir de las simulaciones. En ellas, se comprueba que el desempeño del algoritmo cumple con los objetivos fundamentales como: rápida respuesta, un control estable y una mínima actuación. Se establecen ratios para comparar cuales parámetros son los que mejor desempeño presentan.
Description
Catalogado desde la versión PDF de la tesis.
Keywords
SISTEMA OPTICA , ASTRONOMIA , LAZO CERRADO