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大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制

张泉 尹达一 魏传新

张泉, 尹达一, 魏传新. 大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218004-0218004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0218004
引用本文: 张泉, 尹达一, 魏传新. 大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218004-0218004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0218004
Zhang Quan, Yin Dayi, Wei Chuanxin. Hysteresis nonlinear compensation and control for large-aperture piezoelectric fast steering mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218004-0218004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0218004
Citation: Zhang Quan, Yin Dayi, Wei Chuanxin. Hysteresis nonlinear compensation and control for large-aperture piezoelectric fast steering mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 218004-0218004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0218004

大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制

doi: 10.3788/IRLA201948.0218004
基金项目: 

国家自然科学基金(40776100)

详细信息
    作者简介:

    张泉(1992-),男,博士生,主要从事大口径快摆镜执行机构驱动与精密检测技术方面的研究。Email:zh_quan4444@126.com

  • 中图分类号: TN209

Hysteresis nonlinear compensation and control for large-aperture piezoelectric fast steering mirror

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-10
  • 修回日期:  2018-10-20
  • 刊出日期:  2019-02-25

大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制

doi: 10.3788/IRLA201948.0218004
    作者简介:

    张泉(1992-),男,博士生,主要从事大口径快摆镜执行机构驱动与精密检测技术方面的研究。Email:zh_quan4444@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(40776100)

  • 中图分类号: TN209

摘要: 为了提高空间天文望远镜精密稳像系统中大口径压电快摆镜机构(Fast Steering Mirror,FSM)的控制精度,采用迟滞前馈补偿和最优PID控制算法相结合的复合控制策略。针对基于广义Play算子的Prandtl-Ishlinskii(PI)模型可逆性受约束条件限制以及求逆过程中模型参数估计误差累加的问题,提出了一种基于广义Stop算子的PI逆模型进行压电执行器(Piezoelectric Actuator,PZT)迟滞补偿。针对逆迟滞模型的不确定性和直接前馈控制抗干扰能力差的问题,在控制系统中加入最优PID闭环控制器。采用自适应差分进化算法(Adaptive Differential Evolution,ADE)对迟滞逆模型参数和PID控制器参数进行寻优并引入混沌搜索机制来提高ADE算法的性能。实验结果表明:与传统PI模型解析求逆方法相比,基于广义Stop算子的PI逆模型能够更好描述逆迟滞曲线,拟合频率为1 Hz的迟滞曲线,拟合精度提高78.04%;实时跟踪频率分别为1、10、20 Hz的大口径快摆机构目标摆动位移,复合控制策略的跟踪精度相比于直接前馈控制分别提高了38.56%,22.92%和13.5%。

English Abstract

参考文献 (13)

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