Regelung verformbarer Spiegel

Bearbeiter Dr.-Ing. Thomas Ruppel (2010 - 2013)
Dipl.-Ing. Michael Böhm (seit 2013)


Projektpartner Institut für Technische Optik

 

 

 

Beschreibung

Das Ziel dieses Forschungsschwerpunktes ist die Entwicklung verbesserter und integrativer Mess- und Regelstrategien zur Leistungssteigerung monolithischer verformbarer Membranpiegel in adaptiven optischen Systemen in Hinblick auf ihr zeitliches und räumliches Reaktions- und Auflösungsvermögen. Wesentlich dabei ist eine Optimierung der Kombination aus Sensorik und Regelungstechnik zur Ansteuerung des räumlichen Lichtmodulators wobei die Eigenschaften (insbesondere hochfrequente Oszillationen) des Modulators ebenfalls in die Gesamtkonzeption einbezogen werden sollen.

Speziell in der astronomischen adaptiven Optik werden derzeit zahlreiche bodengebundene optische Teleskope mit monolithischen verformbaren Sekundärspiegeln ausgestattet, oder deren Ausstattung mit solchen Geräten geplant. Beispiele hierfür sind das Multi Mirror Telescope (MMT), das Large Binocular Telescope (LBT), das Very Large Telescope (VLT), das Giant Magellan Telescope (GMT), oder das European Extremely Large Telescope (E-ELT). Bei allen Projekten werden monolithische verformbare Spiegel mit Schwingspulen (voice-coil) Technologie verwendet.

Klare Vorteile adaptiver Sekundärspiegel liegen in der Erhöhung der Transmission optischer Teleskope durch eine geringere Anzahl an reflektierenden Flächen, eine Reduktion der instrumentell bedingten thermischen Hintergrundstrahlung und die Nutzbarmachung der adaptiven Optik in allen Teleskopfoki. Durch die Verwendung von Schwingspulenaktuatoren anstelle von Piezzostack-Aktuatoren sind deutlich höhere Phasenhübe möglich, welche in zukünftigen Riesenteleskopen benötigt werden.

Die Forschungsarbeiten in diesem Projekt lassen sich in vier wesentliche Teilgebiete gliedern:

  • Verteilt-parametrische Modellierung verformbarer Sekundärspiegel
  • Hochaufgelöste zeitliche und räumliche Simulation von verformbaren Sekundärspiegeln als verteilt-parametrische Systeme
  • Optimierter Mess-, Steuerungs- und Regelungsentwurf für verformbare Sekundärspiegel
  • Gesamtsimulationen adaptiver optischer Systeme unter Berücksichtigung der Spiegeldynamik
  • Validierung der entworfenen Algorithmen im Labor

 

Projektpartner

Speziell der Entwurf optimierter Sensorik und die Gesamtsimulation optischer Systeme wird in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Optik realisiert.

Publikationen
Beiträge in Zeitschriften
  • T. Ruppel, S. Dong, F. Rooms, W. Osten & O. Sawodny, “Feedforward Control of Deformable Membrane Mirrors for Adaptive Optics”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 21, pp. 579-589, 2013, doi:10.1109/TCST.2012.2186813
  • T. Ruppel, W. Osten & O. Sawodny, “Model-based feedforward control of large deformable mirrors”, European Journal of Control, 3, pp. 261-272, 2011, doi:10.3166/ejc.17.261-272
Konferenzbeiträge
  • M. Böhm & O. Sawodny, “Optimal sensor placement for modal based estimation of deformable mirror shape”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), Sydney, Australia, 2015, pp. 418-423, doi:10.1109/CCA.2015.7320665
  • T. Ruppel, S. Oliver & O. Wolfgang, “Actuator placement for minimum force modal control of continuous faceplate deformable mirrors”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), Yokohama, Japan, 2010, pp. 867-872, doi:10.1109/CCA.2010.5611311
  • T. Ruppel, M. Lloyd-Hart, D. Zanotti & O. Sawodny, “Modal Trajectory Generation for Adaptive Secondary Mirrors in Astronomical Adpative Optics”, IEEE Conference on Automation Science and Engineering, Scottsdale, USA, 2007, pp. 430-435, doi:10.1109/COASE.2007.4341799
 
 Förderung
Dieses Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.